Технология целлюлозы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая схема производства сульфатной целлюлозы

2. Расчет материального баланса

3. Расчет и выбор оборудования

4. Проблемы экологии и пути их решения

Заключение

Список литературы

Приложение

• Введение
• Сульфатный процесс (крафт-процесс) - один из ведущих промышленных методов щелочной делигнификации древесины с целью получения целлюлозы. Основная стадия этого термохимического процесса, сульфатная варка, заключается в обработке древесной щепы водным раствором, содержащим гидроксид и сульфид натрия. Целлюлозу, производимую сульфатным методом, называют сульфатной целлюлозой. Своё название - "крафт-процесс" - сульфатная варка получила от немецкого слова Kraft, означающего в переводе "сила" - длинноволокнистая сульфатная целлюлоза отличается повышенными механическими характеристиками.
• Начало использования щелочной варки с использованием гидроксида натрия для производства целлюлозы датируется 1853-1854 годом. В 1879 году немецкий инженер Даль предложил добавлять в систему регенерациищёлочи сульфат натрия (Na2S04). В результате этого нововведения варочный раствор стал содержать значительное количество сульфида натрия (Na2S), что положительно сказалось на выходе и качестве получаемой целлюлозы. Изобретение в 30-ых годах XX века Томлинсоном регенерационного котла явилось одним из решающих факторов продвижения и дальнейшего технологического развития сульфатного процесса.
• Длительное время ведущей технологией производства целлюлозы был сульфитный процесс, при этом доля сульфатного метода в мире оставалось довольно низкой (25% в 1925 году), что связано, преимущественно, с коричневым цветом получаемого в результате волокнистого полуфабриката. Начиная с 60-ых годов XX века, темпы роста сульфатного процесса превысили рост сульфитного производства. Постепенно рост потребления высокопрочных сортов бумаги и картона (картон для плоских слоёв, бумага для гофрирования, мешочная бумаги и пр.), а также развитие и совершенствование процессов отбеливания привело к доминированию крафт-процесса.

Первым производителем сульфатной целлюлозы в Северной Америке стала компания Brompton Pulp and Paper Company, открывшая завод в 1907 году в Канаде.

Первыми сульфатными заводами в Российской Империи стали производства для варки соломы, запущенные в 1910 году в Понинках и Пензе. Во время первой мировой войны на Урале был построен первый завод по выпуску сульфатной целлюлозы из древесины. В Советской России активный рост целлюлозно-бумажного производства пришёлся на предвоенные годы. С 1935 по 1939 гг. были запущены крупные промышленные предприятия: Соломбальский, Марийский и Сегежский ЦБК.

По итогам 2010 года, крупнейшими компаниями в России по выпуску сульфатной целлюлозы являются Группа "Илим", Монди Сыктывкарский ЛПК и Соломбальский ЦБК.

Цель данной работы - рассмотрение процесса периодической варки сульфатной целлюлозы.

Основными поставленными задачами данной работы являются:

1. Ознакомится с технологической схемой периодической варки сульфатной целлюлозы

2. Рассчитать материальный баланс, а так же произвести расчет и выбрать необходимое оборудование.

3. Рассмотреть проблемы экологии, возникающие при этом технологическом процессе, и пути их решения.

1. Общая схема производства сульфатной целлюлозы

Общая схе5ма производства изображена на рисунке 1.

Рисунок 1. Общая технологическая схема производства сульфатной целлюлозы.

Блок I. Подготовка древесины: 1 - склад балансов; 2 - древесно- подготовительный цех; 3 - щепа.

Блок II. Варка и обработка целлюлозы: 4 - варочный цех; 5 - белый щелок; 6 - целлюлоза и черный щелок; 7 -промывной отдел.

Блок III. Переработка щелоков: 8 - черный щелок; 9 - выпарной цех; 10 - концентрированный черный щелок; 11 - содорегенерационный котлоагрегат, 12 - водяной пар к турбинам; 13- газообразные продукты сгорания (дымовые газы); 14 - дымовые трубы; 15 - содовый плав; 16 - растворитель плава; 17 - зеленый щелок; 18 - цех каустизации; 19 - жженая известь; 20 - известковый шлам; 21 - цех обжига извести; 22 - дымовые газы блока, выделенных на схеме пунктиром: подготовка древесины; варка и обработка целлюлозы; переработка щелока, регенерация химикатов, утилизации органических веществ.

Подготовка древесины осуществляется на лесной бирже и в древесно-подготовительном цехе. Если на предприятие поступает древесина в виде бревен, то подготовка включает следующие основные операции: приемку, раскряжевку, окорку, складирование, рубку, сортирование щепы и ее подачу на варку.

Из специфических особенностей операций, связанных со способом варки, следует отметить следующие. При всех щелочных способах делигнификации, к которым относится и сульфатный способ, высокая смолистость древесного сырья не является помехой, так как значительная часть смолы при варке переходит в раствор. Даже очень смолистая древесина (сосна, кедр) может перерабатываться без существенных трудностей. Поэтому нет необходимости в длительном выдерживании и хорошем проветривании древесины на лесной бирже. Это позволяет при выборе вариантов устройства биржи отдавать предпочтение кучевому способу хранения балансов или хранению в виде куч щепы.

Варка и обработка целлюлозы включает следующие операции: варку; отделение черного щелока и промывку целлюлозы; сортирование целлюлозы.

Варка целлюлозы - это обработка древесины раствором реагентов (варочным раствором) при высокой температуре в варочных котлах периодического действия. Активными компонентами варочного раствора являются гидроксид натрия NaOH и сульфид натрия Na2S. Эти компоненты поступают с белым щелоком из цеха каустизации. Варочный процесс заключается в разрушении и переводе в раствор большей части лигнина. Под действием щелочи разрушается и переходит в раствор также и часть полисахаридов. В самом общем виде протекающие при варке процессы можно представить схемой:

где Д - древесина; Ц - техническая целлюлоза; (opr., Na, S) - органические вещества (продукты деструкции лигнина и полисахаридов), а также содопродукты и серосодержащие соединения (как органические, так и минеральные). Образовавшийся раствор имеет очень темную окраску (при разбавлении - красно-коричневую), за что и получил название "черный щелок".

Отделение черного щелока от целлюлозы производится в промывном отделе варочного цеха. Здесь продукты варки разделяются на два крупных потока: поток целлюлозы и поток щелока. Освобожденная от щелока и промытая водой целлюлоза подвергается очистке от крупных древесных частиц - непровара, пучков волокон, мелкого сора и других загрязнений. Часть из них (непровар, пучки волокон) перерабатывается в волокнистые полуфабрикаты, другая часть (точечный сор, минеральные загрязнения) удаляется без переработки. Полученная после очистки целлюлоза готова к использованию для выработки бумажной и картонной продукции, от которой не требуется высокой белизны: мешочной бумаги.

Переработка щелока включает решение двух задач:

- регенерацию содопродуктов и серы и их возможно более полное возвращение в варочный цех в виде белого щелока;

- утилизацию органических веществ.

Обе задачи решаются путем сжигания предварительно сконцентрированного черного щелока. Блок технологических процессов переработки щелока включает следующие операции:

- упаривание черного щелока;

- сжигание черного щелока с утилизацией тепла;

- растворение образовавшегося содового плава с получением зеленого щелока;

- каустизацию карбоната натрия оксидом кальция;

- регенерацию оксида кальция из известкового шлама.

Упаривание черного щелока проводится с целью удалить избыточную

воду и сделать щелок пригодным для сжигания. Концентрация сухих веществ в черном щелоке, поступающем на регенерацию из варочного цеха, обычно не превышает 18%. Для, успешного сжигания его необходимо упарить до концентрации 55-65%.

Сжигание упаренного щелока осуществляется в топке содорегенерационного котлоагрегата (СРКА). СРКА - это паровой котел, отличающийся от обычных энергетических котлоагрегатов конструкцией топки, приспособленной для сжигания высокозольного и очень влажного жидкого топлива, каким является черный щелок. Основные химические процессы протекают в топке СРКА, куда впрыскивается через форсунки щелок, а также подается воздух, необходимый для горения. Попавший в горячую топку щелок быстро теряет влагу, органическая часть сгорает. Продуктами полного сгорания являются вода и диоксид углерода. Часть органических веществ первой стадии сжигания пиролизуется с образованием углерода. Основная часть содопродуктов и серы на этой стадии превращаются в карбонат и сульфат натрия. Общая схема реакций, протекающих в процессе горения, может быть представлена упрощенной брутто-схемой: 02 1200°с

С(Орг., Na, S) - ---- > Н20 + С02 + Na2C03 + Na2S04 (2)

Во второй фазе реакций образовавшийся сульфат восстанавливается с углеродом до сульфида натрия:

Na2S04 + 2С Na2S + 2С02 (3)

Остальная часть углерода, образовавшегося при пиролизе, сгорает, окисляясь до С02. В результате этих процессов а топке котлоагрегата образуется горячая парогазовая смесь (дымовые газы) и зольный остаток (минеральный или содовый плав).

Основными компонентами дымовых газов являются: пары воды - как поступившие с черным щелоком, так и образовавшиеся в результате реакции по схеме (2); диоксид углерода, образовавшийся как при горении органических веществ щелока, так и при восстановлении сульфата; азот и остатки кислорода, поступившие в топку с воздухом. Дымовые газы уносят из топки основное количество выделившегося при горении тепла. Это тепло используется для выработки водяного пара высоких параметров в фестонной и кипятильной части коглоагрегата, для нагревания воды и воздуха в экономайзерах. Водяной пар направляется к турбинам для конверсии тепла в электроэнергию, а дымовые газы после тщательной очистки выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Зольный остаток в топке представляет собой смесь, главным образом, карбоната и сульфида натрия (N2СОз и Na2S). Температура плавления этой смеси около 800°С, то есть ниже температуры в топке СРКА. Поэтому зольный остаток собирается на поду толки в виде смеси расплавленных солей (так называемый содовый плав).

Растворение содового плава происходит в растворителе плава. Расплавленные содопродукты стекают из топки СРКА в растворитель плава (бак с интенсивной мешалкой) и растворяются в воде или, как это чаще делается в производственных условиях, в слабом белом щелоке. Образовавшийся раствор имеет зеленоватую окраску, которую ему придают соли железа, поэтому получил название "зеленый щелок". Из двух основных компонентов зеленого щелока один - сульфид натрия - является активным компонентом варочного раствора. Другой компонент - карбонат натрия (техническое название "кальцинированная сода") - должен быть превращен в гидроксид натрия (технические названия "каустическая сода", "каустик"). Процесс превращения называется каустизацией, он осуществляется в цехе каустизации.

Процесс каустизации оксидом кальция (техническое название "жженая известь") может быть представлен двумя реакциями:

СаО + Н20 Са(ОН)2; (4) Na2C03 + Са(ОН)2"-> 2NaOH + СаС03 4 (5)

Сульфид натрия в цехе каустизации не претерпевает никаких изменений. Продуктом каустизации является белый щелок - раствор гидроксида и сульфида натрия. Карбонат кальция выпадает в осадок и отделяется от белого щелока в виде известкового шлама, после чего белый щелок направляется в варочный цех. Этим замыкается цикл регенерации содопродуктов и серы.

Известковый шлам не относится к числу дорогостоящих сырьевых ресурсов, однако практиковавшееся раньше удаление его в отвал считается сейчас совершенно неприемлемым из-за загрязнения больших территорий. Все современные предприятия регенерируют известь из известкового шлама путем обжига.

При температуре выше 1000°С карбонат кальция разлагается по эндотермической реакции:

СаС03 СаО + С02, (6)

и образовавшийся оксид кальция может быть возвращен в цех каустизации, замыкая еще один технологический цикл. Операцию обжига производят в известерегенерационных печах. На технологической схеме показана туннельная вращающаяся печь. Источником тепловой энергии служит вводимое в печь топливо: жидкое (нефть, мазут) или газообразное (природный газ, генераторный газ). Для поддержания горения подается воздух. Дымовые газы, состоящие, главным образом, из азота, диоксида углерода, остаточного кислорода и паров воды, после тщательной очистки выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Характерной особенностью рассматриваемой схемы производства сульфатной целлюлозы является ее замкнутость по расходуемым реагентам.

Около половины перерабатываемой древесины превращается в техническую целлюлозу. Остальная часть древесного вещества в виде растворенных органических соединений сжигается, давая большое количество тепловой энергии, частично конвертируемой в электроэнергию/ Предприятия средней мощности, вырабатывающие четверть миллиона тонн целлюлозы в год, сжигают в виде отходов около одного миллиона кубометров древесины в год. Получаемой при этом электроэнергии более чем достаточно для обеспечения всех энергетических потребностей целлюлозно-бумажного комбината. При высокой стоимости тепловой и электрической энергии сжигание органической части щелока становится вполне рентабельным способом утилизации органических веществ.

К расходуемым сырьевым ресурсам относится топливо для обжига известкового шлама и воздух, подаваемый в СРКА и известерегенерационную печь. Удаляемые продукты: вода (в виде конденсата выпарной установки), газообразные продукты горения (диоксид углерода и водяной пар), а также азот и кислород в виде дымовых газов выбрасываются в атмосферу. К сожалению, ни одно предприятие в мире не работает в таком идеальном режиме. На всех этапах производства имеются источники потерь химикатов.

К основным источникам потерь можно отнести:

- унос серосодержащих соединений со сдувочными газами из варочных установок,

- унос содопродуктов с недостаточно промытой целлюлозой;

- унос содо- и серосодержащих соединений и органических веществ с грязным конденсатом выпарной установки;

- унос содо- и серосодержащих веществ с дымовыми газами СРКА в виде золы и газообразных соединений серы (оксидов S02 и S03, сероводорода H2S);

- унос известковой пыли с дымовыми газами известерегенерационных печей.

Потери содопродуктов и серы возмещаются добавлением природного сульфата натрия к черному щелоку перед сжиганием щелока, отсюда произошло название рассматриваемого способа производства целлюлозы.

Потери извести компенсируются добавками природного известняка (карбоната кальция) к известковому шламу непосредственно перед подачей последнего в известерегенерационную печь.

Помимо отрицательных экономических последствий для предприятий, связанных с затратами на компенсирующие добавки сульфата натрия и известняка, потери химикатов влекут за собой очень вредные последствия для окружающей среды. Особенно эго относится к уносу серосодержащих соединений: оксидов серы, сероводорода, метил сернистых соединений.

2. Расчет материального баланса

Материальный баланс сульфатной варки жесткой целлюлозы в котле объемом 110 м³.

Допустим, что варка ведется по ускоренному методу, с непрямым обогревом и принудительной циркуляцией щелока. Сырьем служит еловая щепа влажностью 40%. Примем следующие основные данные для расчета.

• Выход целлюлозы из древесины, % 48
• Расход активной щелочи в единицах Na20 по отношению к массе абс. Сухой древесины, % 15,0
• Общее количество жидкости в котле (с учетом влаги щепы) на 1 м котла, м 550
• Концентрация активной Na20 в белом щелоке, кг/м³ 100
• Плотность заливаемого в котел черного щелока (при 15 °С), г/см³ 1,09 л
• Плотность влажной древесины в пересчете на абс. сухую, кг/м 4453
• Степень объемного заполнения котла щепой, пл.м/м³ 0,35

• Рисунок 2. График варки (к расчету материального баланса): 1 - температура; 2 - давление; 3 - выход целлюлозы из древесины. График изменения температуры и давления в котле и расписание оборота котла примем по рисунку 2. На том же рисунке изображена примерная кривая выхода, соответствующая условиям варки.

Расчет будем вести на 1 т воздушно-сухой целлюлозы, получаемой из котла. Для удобства разобьем рабочий процесс на стадии: загрузка щепы и заливка щелоков; заварка (подъем температуры и терпентинная сдувка); варка (стоянка на конечной температуре); спуск давления (конечная сдувка); выдувка.

Загрузка щепы и заливка щелоков.

Количество абсолютно сухой древесины, загружаемой в 1 м³ котла, составит 445 * 0,35 = 155,8 кг.

Выход целлюлозы из 1 м котла: абсолютно сухой - 155,8 * 0,48 = 74,8 кг, воздушно-сухой - 74,8 -f- 0,88 = 85 кг.

Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла за одну варку 85-110 = 9350 кг.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы, получаемой из котла (880 кг абс. сухой), в котел необходимо загрузить абсолютно сухой древесины 880 0,48 = 1833кг.

Удельный расход древесины составит 1833 -г 445 = 4,12 пл. м³ на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

С древесиной в котел поступит воды 1833 * 40 -г 60 = 1222 кг.

На 1 м³ котла поступит воды со щепой 155,8-40-и 60 = 104 дм³.

Объем белых и черных щелоков, заливаемых на 1 м³ котла, будет равен 550-104 = 446 дм³, или 44,6% от объема котла.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы будет залито щелоков:

Расход активной щелочи в единицах Na20 на 1 т целлюлозы должен составить 1833 * 0,150 = 275 кг. Объем заливаемых белых щелоков:

275 ч-100 = 2,75 м³, или 2750 дм³,

что составит

Объем черных щелоков (по разности):

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 таблице 1.

Таблица 1

Степень активности щелока:

100,0 -г 112,4 = 0,89.

• Следовательно, всей Na2<3 поступит в котел с белым щелоком

275 + 0,89 = 309,0 кг.

Коэффициент пересчета единиц Na20 в собственные единицы натриевых соединений равен

• 150,7 -г-112,4 = 1,34.

Тогда количество минеральных солей, поступающих в котел с белым щелоком, составит

309-1,34 = 414 кг.

• Наличие в белом щелоке других минеральных солей, кроме Na2S,

№2СОз и Na2SC>4, можно не принимать во внимание.

С черным щелоком плотностью 1,09 (при 15 °С) поступит в котел

сухих веществ:

2497 * 0,183 = 457 кг.

Примем, что сухой остаток черного щелока состоит из 70% органических веществ и 30% минеральных.

Вводим с черным щелоком: органических веществ

457 * 0,70 = 320 кг;

минеральных веществ 457-0,30=137 кг.

Содержание щелочи в минеральной части черного щелока принимаем таким же, как и для белого; таким образом, в черном щелоке будет содержаться всей Na20:

• 137 + 1,34 = 102 кг.

В таблице 2 подсчитано общее количество веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке щелока на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Заварка.

Во время терпентинной сдувки, по имеющимся данным, 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.

• Таблица 2

Вещества, загруженные в котел	Поступило в котел
	со щепой	с белым щелоком	с черным щелоком	всего
Вода, кг (дм3)	1222	2750	2497	6469
Органические вещества, кг:
древесины	1833	-	-	1833
растворенные в черном щелоке	-	-	320	320
Минеральные вещества, кг	-	414	137	551
Всего	3055	3164	2954	9173
В том числе всей Nа2О, кг	-	309	102	411

• скипидара сырого 11
• метилового спирта 5
• метилмеркаптана 1
• диметилсульфида 3
• Итого 20.

Переброс щелока, увлекаемого из котла со сдувками, примем около 1% от объема жидкости в котле:

6469 * 0,01 =5 65 дм³.

Для подсчета количества органических веществ, уходящих с этим щелоком, определим среднюю концентрацию их в растворе за время заварки.

Согласно намеченной кривой выхода (см. рис. 2) 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 веществами черного щелока, залитого в котел, к концу заварки в растворе будет органических веществ

658 + 320 = 978 кг.

Среднеарифметическое количество растворенных органических веществ в котле за время заварки

(320 + 978)/ 2 = 649 кг.

Жидкости к концу заварки остается в котле

6469-(167+ 65) =6237 дм³.

Среднеарифметическое количество жидкости за время заварки (6469 + 6237)/2 = 6353 дм³.

Средняя концентрация органических веществ в растворе

649 -г- 6237 = 0,104 кг/дм³

Уходит органических веществ с перебросом щелока

ОД04 * 65 = 7 кг.

Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время заварки

551 + 6237 = 0,088 кг/ дм³.

Уходит минеральных веществ с перебросом щелока

0,088-65 = 6 кг,

в том числе всей Na20

6 + 1,34 = 5 кг.

В таблице 3 приведен итоговый материальный баланс заварки (на 1 т воздушно-сухой целлюлозы).

Варка.

В период стоянки на конечной температуре происходит дальнейшее растворение древесины до достижения выхода 50% (см. рис. 2), т.е. за период варки растворяется 63-50=13% веществ древесины или 1833-0,13 = 238 кг органических веществ.

Таблица 3

Вещества	Приход	Расход	Осталось в котле к концу заварки
	Загружено в котел	От химических реакций	Итого	Ушло со сдувками	На химические реакции	Итого
				в виде паров к	с перебросом щелока
Вода, кг (дм3)	6469	-	6469	167	65	-	232	6237
Органические вещества, кг:
древесина	1833	-	1833	-	-	678	678	1155
растворенные в щелоке	320	678	998	20	7	-	27	917
Минеральные вещества, кг	551	-	551	-	6	-	6	545
Всего	9173	678	9851	187	78	678	943	8908
В том числе всей Na20, кг	411	-	411	-	5	-	5	406

Таким образом, к концу варки в котле будет находиться, кг:

воды 6237

целлюлозы 1155-238= 917

органических веществ в растворе 971 + 238 = 1209

минеральных веществ 545

Итого 8908.

В том числе всей Na20 406.

Конечная сдувка.

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. 2) будет происходить снижение теплоты жидкости с 729 до 668 кДж/кг (по таблицам насыщенного водяного пара). За счет охлаждения жидкости в котле выделится тепла 6237(729- 668) = 380 457 кДж.

Кроме того, за счет охлаждения от 172 до 158 °С (см. рис. 2) целлюлозы и растворенных органических и минеральных веществ, теплоемкость которых можно принять одинаковой и равной 1,34 кДж/(кг-°С), выделится дополнительное количество тепла

(917 + 1209 + 545)1,34(172-158) = 50 108 кДж.

Всего выделяется тепла во время спуска давления

380 457 + 50 108 = 430 565 кДж.

Среднее давление за время конечной сдувки:

Этому давлению по таблицам насыщенного пара отвечает теплота парообразования 2065 кДж/кг. Следовательно, образуется пара

430 565 + 2065 = 209 кг.

Во время спуска давления выход целлюлозы понижается с 50 до 48% (см. рис. 2), 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 6237 * 0,02 = 125 дм³.

Подсчитаем количество растворенных веществ, уходящих с переброшенным щелоком, по их средним концентрациям. Количество

жидкости в котле к концу спуска давления 6237- (209 + 125) = 5903 дм³.

Среднее количество жидкости за время конечной сдувки

Количество органических веществ в растворе к концу сдувки 1209 + 37 = 1246 кг.

Среднее количество органических растворенных веществ:

Средняя их концентрация 1228 6070 = 0,202 кг/дм³.

Количество органических веществ, уходящее из котла с перебросом щелока, 0,202 -125 = 25 кг. Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время конечной сдувки 545 -т- 6070 = 0,090 кг/дм³.

Количество минеральных веществ с переброшенным щелоком 0,090 * 125 = 11 кг. Из них всей Na20 11 1,34 = 8 кг. Материальный баланс конечной сдувки приведен в таблице 4.

Таблица 4.

Вещества	Приход	Расход	Осталось вкотле
	Было в котле к концу варки	От химических реакций	Итого	Ушло со сдувками	На химические реакции	Итого
				в виде паров	с перебросом щелока
Вода, кг (дм3)	6237	-	6237	209	125	-	334	5903
Органические вещества, кг:
целлюлоза	917	-	917	-	-	37	37	880
растворенные в щелоке	1209	37	1246	-	25	-	25	1221
Минеральные вещества, кг	545	-	545	-	11	-	11	534
Всего	8908	37	8945	209	161	37	407	8538
В том числе всей Na20, кг	406	-	406	-	8	-	8	398

Выдувка.

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

5903(668-415) = 1 493 459 кДж,

целлюлозой и сухим остатком щелока

(880 + 1221 + 534) * 1,34 * (158-100) = 204 792 кДж. Всего 1 493 459 + 204 792 = 1 698 251 кДж.

Среднее давление при выдувке

которому отвечает теплота испарения 2155 кДж/кг.

Пара образуется

1 698 251 -г 2155 = 788 кг.

Таким образом, при выдувке из котла уходит (на 1 т воздушно-сухой целлюлозы):

воды, кг (дм³) 5903 - 788 = 5115

пара, кг 788

целлюлозы, кг 880

органических веществ в растворе, кг 1221

минеральных веществ, кг 534

Итого 8538

В том числе всей Na20, кг 398

Концентрация сухого вещества в щелоке:

что отвечает плотности 1,159 г/см (при 15°С)

Содержание органических веществ в сухом остатке щелока:

содержание минеральных веществ:

Примем, что потери щелока с перебросом в конденсатор при выдувке составляют 1,5%, или 5115 * 0,015 = 77 дм³.

С ним будет потеряно сухого остатка 77 * 0,343 = 26 кг, из которых органических веществ 26 * 0,696 = 18 кг и минеральных 26 * 0,304 = 8 кг.

В том числе теряется всей Na20 8 -г-1,34 = 6кг.

Тогда в выдувной резервуар с массой поступит (на 1 т воздушно-сухой целлюлозы):

воды (щелока), дм 5115 - 77 = 5038

абсолютно сухой целлюлозы, кг 880

органических веществ в щелоке, кг 1221 - 18= 1203

минеральных веществ в щелоке, кг 534 - 8 = 526

Итого, кг 7647

В том числе Na20, кг 398 - 6 = 492

Содержание Na20 в сухом остатке щелока

Сводный материальный баланс процесса варки для рассмотренного примера представлен в таблице 5. Потери щелока со сдувками (в том числе щелочи) не являются безвозвратными, так как почти весь щелок, увлекаемый сдувками, улавливается щелокоуловителями. Потери с перебросом при выдувке большей частью теряются безвозвратно.

Таблица 5.

			Приход		Расход
						Уходит со сдувками		Уходит при выдувке	2
Вещества	Со щепой	С белым щелоком	С черным щелоком	От химических реакций	Итого	в виде паров	с перебросом щелока	На химические реакции	в виде паров	с перебросом щелока	Остается в выдувнс резервуаре	Итого
Вода (и пар), кг (дм3)	1222	2750	2497	1	6469	376	190	-	788	77	5038	6469
Древесина (целлюлоза), кг	1833	-	-	-	1833	-	-	953	-	-	880	1833
Органические вещества, кг:	*
газообразные и летучие	-	-	-	20	20	20	-	к	-		-	20
растворенные	-	-	320	933	1253	-	32	-	-	18	1203	1253
Минеральные вещества, кг	-	414	137	-	551	-	17	-	-	8	526	551
Всего	3055	3164	2954	953	10126	396	239	953	788	103	7647	1012 6
В том числе всей Na20, кг	-	309	102	-	411	-	13	-	-	6	392	411

3. Расчет и выбор оборудования

Варка сульфитной целлюлозы проводится в котлах периодического действия. Установка варочного котла состоит из стационарного варочного котла, теплообменника, бака-конденсатоотводчика, циркуляционного насоса, системы трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры. Установка оснащена необходимыми контрольно-измерительными приборами и системой автоматического регулирования технологического процесса.

Установки варочного котла укомплектованы теплообменником, т.е. рассчитаны на непрямой нагрев содержимого котла. Однако для увеличения надежности и повышения коэффициента использования установки предусмотрена возможность работы котла и без теплообменника.

Опорожнение варочного котла может осуществляться способом выдувки или вымывки.

Для варки сульфатной древесной целлюлозы по периодическому методу применяются стальные клепаные или сварные вертикальные варочные котлы. Варочные котлы рассчитывают на рабочее давление 1-1,25 МПа; толщина стенки составляет 25-30 мм. Внутренней футеровки котлы для щелочной варки, как правило, не имеют. Для обеспечения плотности клепаных котлов стыки и заклепочные головки по окончании клепки и чеканки обваривают изнутри электросваркой. В последние годы на сульфат - целлюлозных заводах устанавливают котлы исключительно сварной конструкции.

Вертикальные котлы для сульфатной варки опоражниваются по способу выдувки и имеют сигарообразную форму с отношением высоты к диаметру (Н : D) в пределах от 2,8 до 4,5. Угол нижнего конуса близок к 60°, верхнего - к 90°; иногда верхний конус выполняется в форме полусферы. Котлы обязательно снабжаются системой принудительной циркуляции щелока.

Ранее мы оговорили, что варка ведется по ускоренному методу, с непрямым обогревом и принудительной циркуляцией щелока. Так же примем производительность 80 тонн в сутки.

Чтобы определить необходимое количество котлов, вычислим суточную производительность котла:

где V - объем котла, м; В - выход воздушно-сухой целлюлозы из 1 м котла, кг; х - оборот котла нетто (без простоев), ч.

Таблица 6.

Целлюлоза i1i	Выход целлюлозы из древесины,	Расход активной Na:0	1 Оборот котла нетто, V I	I Выход воздушно- сухой целлюлозы из 1 м* котла, кг	Производительность 1 м' КОТЛА
		абс. су- , хой древеса , не	кг на 1 т воздушно-сухой | целлюлозы			! кг воэдушио- ! сучой целлюлозы в сутки	т воздушному 40 "1 целлюлозы и год 1
Высокого выхода	55	12	190	3,0	то	800	2(i 7
Жесткая	48	15	275	4,0	87	52 2	174
Нормально жесткая	45	17	330	5,0	82	394	131
Среднемягкая (бели-	40	10	420	6,0	73	292	97
мая)
Прсдгндролизная	35	18	450	8,0	G4	192	64

Оборот котла равен 4 ч (табл. 6), тогда

85 * 110 * 24

М =: 1000* 4- = 56 т воздушно - сухой целлюлозы в сутки.

Таким образом, потребуется 2 котла, характеристики которых указаны ниже:

Объем варочного котла 110 м³

Площадь поверхности нагрева теплообменника 100 м²

Давление расчетное:

в верхней части котла 1,25 МПа

в циркуляционно-подогревательном устройстве 1,6 МПа

Подача циркуляционного насоса 800 м /ч

Напор 24 м

Установленная мощность 73,5кВт

Масса 61,6 кг

Теплообменник устанавливается на линии внешней циркуляции щелока и предназначен для непрямого нагрева содержимого варочного аппарата. Наибольшее распространение получили кожухотрубчатые теплообменники.

Теплообменник состоит из корпуса, внутри которого расположен трубный пучок. Концы трубок заделаны (развальцованы и приварены) в трубные доски. Нижняя трубная доска соединена с корпусом теплообменника, верхняя вместе с крышкой образует замкнутую камеру - плавающую головку, которая при температурных расширениях элементов теплообменника может свободно перемещаться в корпусе.

Нам необходимо два теплообменника с плавающей головкой, площадь характеристик приведены ниже.

Площадь поверхности 100 м

Количество трубок 148 шт.

Давление расчетное:

в трубном пространстве 1,2 МПа

в межтрубном пространстве 1,2 МПа

Температура расчетная:

в трубном пространстве 175°С

в межтрубном пространстве 245°С

Диаметр корпуса 800 мм

Масса 5,94 т

Выдувку массы из котла ведут в выдувной резервуар. На группу из двух - четырех котлов устанавливают один выдувной резервуар, поэтому полезный объем его должен быть достаточен, чтобы принять массу от двух-трех варок.

Выдувной резервуар изготовляют сварным из листовой котельной стали; по своей форме он напоминает варочный котел. Выдувные резервуары рассчитывают на гидростатическое давление при полном заполнении их массой плотностью около 1,2 г/см³ плюс избыточное давление при выдувке 0,3 МПа. Практически, с добавкой 3 мм на коррозию, толщина стенки в верхней части резервуара оказывается равной от 12 до 15 мм, в нижней - от 15 до 22 мм.

Таким образом, нам необходим один выдувной резервуар объемом 400 м³.Основные параметры выдувного резервуара объемом 400 м³:

Давление расчетное 0,3 МПа

Температура расчетная 130°С

Диаметр корпуса 6,0 м

Высота по фланцам 18,21 м

Частота вращения мешалки 20 мин

Установочная мощность 22 кВт

Масса 63,6 т

4. Проблемы экологии и пути их решения

Целлюлозно-бумажная промышленность относится к ведущим отраслям народного хозяйства, так как велика потребность в продукции этой отрасли, как в России, так и за рубежом, и это определяет большой объём выпускаемой продукции.

Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов (в т.ч. сульфитная и сульфатная целлюлоза), бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др.

С другой стороны, чем больше отрасль, тем сильнее её воздействие на окружающую среду. И действительно, по воздействию на окружающую среду эта отрасль остаётся одной из проблемных по величине токсичных выбросов в атмосферу и сбросов в воду, и экологической опасности для природной среды.

Кроме того отличительной особенностью Российских промышленных предприятий являются устаревшие оборудование и технологический процесс. В связи с этим отрасль отличается большой отходностью, скудностью средств очистки и нейтрализации токсичных выбросов и сбросов, применением на производстве опасных химических веществ, наличием цехов, оказывающих вредное воздействие как на персонал, так и на окружающую среду. Также негативную роль играет тот факт, что многие предприятия отрасли являются предприятиями-гигантами. Это означает большие объёмы выбросов и сбросов, а также огромные концентрации токсичных веществ в атмосфере и речных системах в районе работы предприятия. Все токсичные вещества отрасли можно разделить на вещества загрязняющие атмосферу и вещества загрязняющие гидросферу и педосферу.

Кроме того, токсичные вещества подразделяются на вещества используемые при производстве и вещества возникающие в процессе производства.

Основными источниками загрязнения атмосферы с сульфат- целлюлозном производстве являются: содорегенерационный, варочно- промывной, известерегенерационный, окислительная установка (таблица7).

В зависимости от принятой схемы производства могут возникнуть дополнительные источники загрязнения из отделений цеха переработки побочных продуктов (очистки и дезодорации скипидара, получение одоранта сульфана; ректификации скипидара; разложения сульфатного мыла; ректификации таллового масла и др.) Варочно-промывной цех. В этом цехе имеется несколько источников выбросов. При периодическом методе варки с терпентинной сдувкой, вместе с паром удаляются; остаточный воздух из щепы, скипидар, сероводород, метилмеркаптан (ММ), диметилсульфид (ДМС), диметилдисульфид (ДМДС). Парогазовая смесь терпентинной сдувки, от которой в щёлокоуловителях отделяются захваченные капельки щёлока, конденсируется в теплообменниках. Отсюда непрерывно удаляются несконденсировавшиеся газы, количество и состав которых зависит от вида вырабатываемой целлюлозы и связанного с этим расхода щёлочи на варку, а также от температуры воды, подаваемой на теплообменник.

Выпарной цех. Главным источником выбросов в этом цехе является парогазовая смесь, которая удаляется вакуум-насосом из межтрубного пространства корпусов. Основной компонент, загрязняющий воздух, - сероводород. Кроме того, в выбросах содержится также метилмеркаптан и, в незначительных дозах, диметилсульфид, диметилдисульфид и метанол. Появление сероводорода и метилмеркаптана обусловлено изменением рН при упаривании и воздействием температуры и разрежения. Это приводит к разложению сульфида и меркаптида натрия и выделению этих кислых газов в паровое пространство.

Окислительная установка. Общее количество выбрасываемой ею газовоздушной смеси зависит от расхода воздуха на окисление, количества газов, подаваемых на установку, и типа окислительной установки.

Содорегенерационный цех. Дурнопахнущие компоненты в дымовых газах появляются в тех местах, где чёрный щёлок соприкасается с газами: в топке и в газоконтактном испарителе. Перегрузки содорегенерационных котлоагрегатов (СРК), также способствую повышению количества выбросов дурнопахнущих компонентов с дымовыми газами. В дымовых газах СРК содержатся не только газообразные соединения, но и твёрдые частицы, составляющие пылевой унос. Содержание пылевого уноса в дымовых газах СРК перед газоочистным аппаратом изменяется в зависимости от количества сульфата натрия, добавляемого к щёлоку перед сжиганием, от схемы СРК и аэродинамического режима его работы, а также от соотношения органической и минеральной частей сухого вещества чёрного щёлока и выхода целлюлозы из древесины.

Газоконтактный испаритель. Он предназначен для уплотнения чёрного щёлока 50-65% сухих веществ. Щёлок, находясь в газоконтактном испарителе, поглощает из дымовых газов углекислый газ, сернистый и серный ангидриды, обуславливающие выделение сероводорода и метилмеркаптана вследствие понижения рН; выделению сероводорода при газоконтактной выпарке способствует также повышение концентрации остаточного сульфида натрия в чёрном щёлоке. Чем выше сульфидность белого щёлока, тем большее количество остаточного сульфида натрия и сероорганических соединений оказывается в чёрном щёлоке и тем загрязнённее дымовые газы.

Растворитель плава (РП). Плав, образующийся при сжигании чёрных щёлоков в СРК и состоящий из карбоната и сульфида натрия с небольшой примесью невосстановленного сульфата натрия, поступает в растворитель.

Здесь плав растворяется в щёлоке. При контакте щёлока сплавом выделяется значительное количество парогазовой смеси, которая удаляется из растворителя плава через вытяжные трубы и выбрасывается в атмосферу.

Пылевой унос из растворителя плава на 90% состоит из соды. В зелёном щёлоке содержится значительное количество сульфида и меркаптида натрия, что предопределяет содержание сероводорода в газовой фазе.

Известерегенерационные печи (ИРП). В печах при обжиге каустизационного шлама и природного известняка образуются дымовые газы. Основными компонентами дымовых газов являются пыль кальциевых солей (12 г/нм), образующаяся в результате механического уноса газовым потоком, и сернистый ангидрид (0.86 г/нм³ сухого газа), образующегося при сжигании высокосернистого мазута, а также сероводород и другие серосодержащие газы.

Одним из наиболее опасных с точки зрения охраны окружающей среды объектов производства является содорегенерационный котлоагрегат и его технологический узел - бак-растворитель плава (РП СРК).

Из результатов обследования количества и состава парогазовых выбросов РП СРК ведущих предприятий сульфат-целлюлозного производства следует, что расходы выбросов зависят от мощности котлоагрегата, высоты и диаметра вытяжной трубы, по которой они выводятся из бака растворителя в атмосферу, угла раскрытия шиберных устройств на этих трубах, состава слабого белого щёлока и уровня его в баке- растворителе, времени года и региона расположения производства.

Кроме того, режим работы, состав и количество выбросов из РП СРК зависят от:

- мгновенного выделения значительного количества парогазовой смеси, особенно при больших стоках плава;

- непрерывности и неравномерности подачи плава и белого щёлока в РП и отведения зелёного щёлока, что приводит к изменению свободного объёма над растворяющей жидкостью и влияет на количество подсосов воздуха.

Парогазовые выбросы из РП СРК согласно удельным отраслевым нормам состоят из:

- водяных паров 70-90% (1.87 кг/нм³ сухого газа (с.г.));

- подсосов воздуха 5-25%;

- пылевых частиц плава - до 1.9 % (19 г/нм³ с.г., 4500 г/т целлюлозы);

- сероводорода - 0.006% (0.25 г/нм³ с.г., 56.5 г/т целлюлозы);

- сернистого ангидрида - 0.005 % (0.18 г/нм³ с.г., 40.3 г/т целлюлозы; Пылевые частицы состоят в объёмных процентах из:

- карбоната натрия - 70%;

- сульфида натрия - 23%;

- сульфата натрия - 5%;

- нерастворимых частиц (огарка) - 2%.

Таблица 7.

Ингредиент	Источник выбросов	ПДК, мг/м3
Пыль нетоксичная	Зола (сульфат и карбонат натрия) СРК, соли натрия из РП, пыль (соли кальция) ИРП.	0.5
Диоксид серы	СРК, ИРП	0.5
Сероводород	Дымовые газы СРК, ИРП, парогазы РП.	0.008
Метилмеркаптан	Сульфат-целлюлозное производство.	0.9*10"v
Диметилсульфид		0.08
Диметилдисульфид		0.7
Метанол		1.0
Скипидар	Сульфат-целлюлозное производство, производство побочных продуктов.	2.0
Оксид углерода	Утилизационные котлы, СРК, ИРП.	5.0

Температура парогазовых выбросов может меняться от 85 до 125°С. В среднем, количество парогазовых выбросов из РП на 1т вырабатываемой целлюлозы составляет 226 нм³ с.г.

Основными источниками загрязнения гидросферы и педосферы в сульфат - целлюлозном производстве являются варочный и кислотный цеха (таблица 8).

Варочный и кислотный цеха. В сток попадают органические соединения, образующиеся при варке, и остаточные химикаты. Так при выпуске 3 млн. т. в год целлюлозы образуется 3.5 млн. т. в год отработанных щёлоков в пересчёт на 50% концентрат. Из них около 2 млн. т. в год можно утилизировать в виде спирта, кормовых дрожжей и технических лигносульфонатов. Остальные 70-75% сухих веществ отработанных щёлоков сбрасывается в очистные сооружения или непосредственно в водоёмы.

Сбросы в реки и почву с ЦБК увеличивают содержание взвешенных веществ, сульфатов, нефтепродуктов, органических соединений, ряда металлов, веществ метоксильных, карбоксильных и фенольных групп. По этим параметрам ПДК превышены в несколько раз.

Кроме химического загрязнения водоёмов происходит тепловое загрязнение воды. Это происходит вследствие использования больших объёмов воды в течение технологического процесса, а также использования теплообменниках и конденсаторах для охлаждения, после чего нагретая вода попадает со стоком предприятия в гидросферу.

Таблица 8

Ингредиент	Источник сбросов
Взвешенные вещества.	Сульфат-целлюлозное производство (нерастворимые частицы).
Сульфаты (K2S04, KHSO4, диорганилсульфаты и органилсульфаты).	Сульфат-целлюлозное производство.
Нефтепродукты.	ИРП (мазут).
Фенолы.	Лигнин (сульфат-целлюлозное производство).
Органические соединения (жирные кислоты, сульфатное мыло, ароматические соединения, клейкие вещества и др.).	Производство побочных продуктов, варочно-промывной цех, РП.
Металлы (Mg, Zn).	Сульфат-целлюлозное производство.
Тёплая вода.	Газоконтактный испаритель, варочно- промывной цех, выпарной цех, РП СРК, ИРП.

древесина целлюлоза сульфатный крафт

Чтобы уменьшить влияние на окружающую среду вредного производства существуют два пути. Первый - совершенствование очистительных установок по очистке выбросов и сбросов от токсикантов.

Второй - совершенствование технологического процесса производства, разработка экологически чистых методов производства, методов по уменьшению отходности предприятия и безопасных промышленных установок.

Кроме этого, необходимо затронуть вопросы переработки макулатуры, отходов бумажных фабрик (их уменьшения и переработки) и деревообрабатывающих предприятий, а также токсичности выпускаемой продукции.

Очистка выбросов в атмосферу на ЦБК.

Очистка газов от паров летучих органических соединений (ЛОС).

Адсорбционные методы: это, прежде всего классические рекуперационные методы очистки, основанные на улавливании паров JIOC активным углем, с последующей десорбцией уловленных веществ водяным

паром при повышенных температурах (105-120°С). После совместной конденсации паров воды и десорбированных ЛОС, полученный конденсат органических соединений отделяют в сепараторе от водной фазы. Если десорбируемые органические соединения растворимы в воде, то для выделения органических соединений конденсат подвергают дистилляции.

Если в очищаемом газе концентрация ЛОС мала (<1 г/м), то нецелесообразно проводить регенерацию адсорбента водяным паром, а необходимо провести десорбцию горячим (200-250°С) инертным газом (обычно дымовыми газами).

Десорбированные пары ЛОС не утилизируют, а сжигают каталитическим либо термическим методом.

Адсорбционной разновидностью очистки газов является адсорбционно- каталитический процесс. В этом случае в качестве адсорбента используются оксидные катализаторы, которые в процессе очистки накапливают пары ЛОС, а при регенерации, за счёт нагрева катализатора, происходит каталитическое окисление уловленных ЛОС, на этом же бифункциональном адсорбенте-катализаторе. Окислительные методы: эта группа методов основана на полной окислительной деструкции молекул ДОС до С02 и Н20.

Термические методы - методы сжигания органических загрязнителей воздуха. Обычно используется, когда источник выделения загрязнённого воздуха располагается вблизи какого-либо топочного устройства. В этом случае загрязнённый воздух используется как дутьевой.

Каталитические методы - методы дожигания конкретных органических соединений на известных катализаторах, в том числе блочных.

Гомогенные низкотемпературные окислительные процессы.

1. Введение озона в очищаемый газ. При концентрации озона 10-20 мг/м³ очищаемого газа, эффективность очистки 90-95% по фенолу и формальдегидам. Очистка с помощью высокочастотного стримерного разряда. В зоне действия разрядов происходит эффективная очистка от паров органических соединений, таких как бензол, толуол, фенол, стирол. При этом фенол конвертируется в аэрозоль гидрохинона, а стирол в аэрозоль полистирола. Диоксины и фураны переходят в конденсированные соединения.

Жидкофазное окисление.

2. Процессы, основанные на абсорбции и последующем окислении паров JIOC, обычно используют для очистки отходящих газов с малой концентрацией веществ с резким неприятным запахом.

3. Очистка водным раствором гипохлорита натрия. Так сернистые соединения улавливаются на 99%, карболовые кислоты на 98%, альдегиды и кетоны на 90%, а фенолы и спирты на 85%.

Биохимические методы - методы, основанные на способность некоторых организмов поглощать и окислять JIOC.

Отличительными особенностями выбросов сульфатно-целлюлозного производства являются многочисленность источников и многокомпонентность выбрасываемых газовых смесей. Кроме того, выбросы от различных источников отличаются по объёму, качественному составу и концентрациям вредных веществ. Подход к очистке выбросов в атмосферу различен в зависимости от качественных характеристик выбросов, подразделяемых на две группы, парогазовые и газопылевые. Такое разделение основывается на различных методах подхода к обезвреживанию выбросов данных групп. Парогазовым выбросам присуще наличие значительных количеств водяного пара, а для ряда выбросов характерно состояние насыщения водяным паром. Большинство вредных веществ в выбросах представляет собой серосодержащие соединения, которые являются токсичными веществами, неблагоприятно влияющими на жизнедеятельность растительного и животного мира.

В настоящее время к вопросу очистки дурнопахнущих парогазовых выбросов сульфат-целлюлозного производства существует двоякий подход: первое - обезвреживание с получением какого-либо ценного побочного продукта; второе - доведение выбросов вредного вещества до санитарных норм, в лучшем случае с рекуперацией уловленного компонента в производство.

Очистка газопылевых выбросов предусматривает несколько иной подход. Используют пылеулавливающие установки. Современные установки для улавливания серосодержащих газообразных компонентов, присутствующих в дымовых газах СРК, основаны на абсорбционном методе очистки. Различаются эти установки между собой аппаратурным оформлением, режимами управления и свойствами абсорбента, причём последние являются определяющими при выборе схемы газоочистки. В настоящее время для промывки дымовых газов СРК применяются как щёлочные, так и нейтральные растворы, в ряде случаев в щёлочную орошающую жидкость добавляются твёрдые вещества, способные сорбировать и окислять серосодержащие газообразные компоненты.

Однако возникает ряд трудностей, сопряжённых с традиционным подходом к проблеме очистки: образование труднообрабатываемых стоков и шламов при абсорбционном методе очистки, необходимость регенерации адсорбента, влияния высокого содержания водяных паров на эффективность пылеулавливания, отсутствие утилизации тепла парогазовых выбросов и, как следствие, тепловое загрязнение атмосферы.

В настоящее время в ЦБП для очистки выбросов из РП СРК применяются:

- одноступенчатые схемы в целях утилизации тепла и очистки от пылевых частиц плава и серосодержащих газов;

- двухступенчатые схемы, где первая ступень (секционный кожухотрубный теплообменник) служит для утилизации тепла, а вторая - для очистки от загрязняющих веществ.

Конденсационный метод очистки газов основан на конденсации водяного пара на охлаждённой поверхности конденсатора. При этом пар, охлаждаясь, переходит в жидкую фазу, а образующийся конденсат непрерывно отводится. Аппарат действует при использовании самотяги вытяжной трубы. Симметричное расположение конденсатора и вытяжной трубы относительно оси движения парогазовой смеси вверх в межтрубном пространстве позволяет избежать застойных зон. Работа установки заключается в следующем: конденсатор представляет собой две трубы, одна внутри другой, между которыми располагается вытяжная труба, в которой идёт пылепарогазовая смесь. В полости двух труб конденсатора подаётся охлаждающий агент - вода, в результате находящийся внутри вытяжной трубы пылепарогаз начинает конденсироваться на охлаждаемых стенках и стекать по ней в отборник конденсата. Процесс газоочистки регулируется по температуре воды на выходе из аппарата. Большое значение имеет осуществление тепло- и массообмена в конденсаторе, где можно достичь взаимодействия между плёнкой конденсата, образующегося на поверхности охлаждаемых труб, и потоком пылепарогазовой смеси с минимальными энергозатратами.

Основной сложностью является определение площади теплообмена, которая должна обеспечить конденсацию парогазовой смеси при заданном расходе охлаждающей воды с заданной её температурой.

Достоинства метода и установки:

- уменьшение вредного воздействия на атмосферу содовой пыли и дурнопахнущих серосодержащих газов. Так как эффективность пылеуловителя 95-99%.

- уменьшение наличия водяного пара в парогазовой смеси, что облегчает её очистку.

- возврат в производство ценного химического компонента - карбоната натрия.

- возможность использования тепла конденсации. Охлаждающая вода, проходя по трубам конденсатора, подогревается до температуры требуемой в технологическом цикле.

- для транспортировки выбросов по межтрубному пространству конденсатора можно пользоваться самотягой вытяжной трубы, предусмотренной в технологии растворения плава, так как поверхностный конденсатор обладает низким гидравлическим сопротивлением.

Очистка сбросов в гидросферу с ЦБК.

Наиболее эффективным следует считать включение в технологический процесс замкнутой системы водоснабжения ЦБК, где вода многократно проходит технологический цикл.

После каждого цикла производится её очистка и отстаивание. Воду необходимо очищать от волокон, наполнителей, клейких веществ, загрязнений различными примесями и остаточными химикатами.