| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ
| Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действияРасчет материального баланса ведется на 1 т воздушно-сухой целлюлозы. Материальный баланс загрузки и пропитки Количество абсолютно-сухой древесины на 1 м котла: ,(1) где ? 2 - средняя плотность древесины, кг/м3; а - степень объемного заполнения котла, пл. м3/м3 кг/м3. Выход абсолютно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла: ,(2) где В - выход целлюлозы из древесины, %; кг/м3. Выход воздушно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла: (3) где 0,9 - коэффициент сухости воздушно-сухой целлюлозы; кг/м3. Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла за одну варку: , (4) где VK - объем котла, м3; кг. На 1 т воздушно-сухой целлюлозы необходимо загрузить абсолютно-сухой древесины: ,(5) где 880 - содержание абсолютно-сухого волокна на 1 т целлюлозы, кг; В - выход целлюлозы из древесины, %; кг/тв.с.ц., или (6) где ? 1 - насыпная плотность щепы, кг/м3; м3/т, или ,(7) где р2 - средняя плотность древесины, кг/м3; пл. м3/т в.с.ц. С древесиной в котел поступает жидкости: ,(8) где W1 - относительная влажность щепы, %; кг Н2О/т в.с.ц. Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, на 1 т в.с.ц. зимой: ,(9) где т1 - теплоемкость древесины, КДж/кг? °С, т1=1,34; т2 - теплоемкость воды, КДж/кг?°С, т2=4,19; t1 - температура пропарки, °С; t2 - температура щепы зимой, °С; l - энтальпия пара при Р 1,2 МПа; l' - энтальпия жидкости при t =90 °С; ? - теплота плавления льда, КДж/кг?°С, ? =334 =602,5 кг/т в.с.ц. Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, летом: ,(10) где t2'- температура щепы летом, °С; кг/т. Количество пара, конденсирующегося в котле (принимаем 90 %), зимой: ,(11) кг/т. Количество пара, конденсирующего в котле, летом: ,(12) кг/т. Количество пара, уходящего из котла с воздухом в период загрузки котла: - зимой: ,(13) кг/т. - летом: ,(14) кг/т. Количество жидкости в котле на 1 т в.с.ц. ,(15) где ГМ - гидромодуль варки, ГМ=4; кг/т. Необходимо залить черного щелока на пропитку: -зимой ,(16) кг/т -летом ,(17) кг/т или ,(18) где d2 - плотность черного щелока, подаваемого на пропитку, кг/м3 ; м3/т в.с.ц., ,(19) м3/т в.с.ц. Далее материальный баланс считаем на летние показатели. Сухих веществ в черном щелоке на пропитку на 1 т в.с.ц. ,(20) где С2 - концентрация черного щелока, подаваемого на пропитку,%; кг/т. Принимаем, что в сухом остатке органических веществ - 70 %, минеральных веществ - 30 %. Черный щелок на пропитку содержит: - минеральных веществ ,(21) кг/т. - органических веществ , (22) кг/т. Расчет показателей белого щелока представлен в таблице 2 Таблица 2 - Расчет показателей белого щелока
Компоненты в собственных единицах, г/л NaOH=CNaOH?ЭNaoH/ЭNa2О=75?40/31=96,8 г/л (23) Na2S=CNa2S?ЭNa2S/ЭNa2О=25?39/31=31,5 г/л (24) Na2CO3=CNa2CO3?ЭNa2СО3/ЭNa2O=13,2?53/31=22,6 г/л (25) Na2SO4=CNa2SO4?ЭNa2SО4/ЭNa2О=l,3?71/31=3,0 г/л (26) Всего С°ОЩ=153,9 г/л (27) Степень активности белого щелока (28) Коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы (29) В минеральном остатке содержится чистого Na2O (30) кг Na2O/т в.с.ц. Принимаем выход при пропитке 97,5 %, т.е. растворяется 2,5% органических веществ , (31) кг/т. Тогда органических веществ в щелоке к концу пропитки кг/т. (32) Всего сухих веществ в щелоке к концу пропитки кг. (33) Материальный баланс загрузки и пропитки (летний) представлен в таблице 3 Таблица 3 - Материальный баланс загрузки и пропитки
Принимаем коэффициент вытеснения равным 0,8, тогда остается черного щелока с пропитки 20 % ,(34) кг/т. Вытеснено жидкости , (35) кг/т. Средняя концентрация сухих веществ в щелоке к концу пропитки: , (36) %. Органических веществ в жидкости с пропитки: , (37) кг/т. Минеральных веществ в жидкости с пропитки , (38) кг/т. Расход активной щелочи на 1 т в.с.ц., ед. Na2O/т ,(39) где А - расход активной щелочи, %; кгNa2O/т. Объем белого щелока на 1 т в.с.ц. , (40) где С1 - концентрация активной щелочи, кг/м3; м3/т в.с.ц., ,(41) где d1 - плотность белого щелока, кг/м3; кг/т. Необходимо залить горячего черного щелока , (42) кг/т. Всего Na2O поступает в котел с белым щелоком ,(43) где K1 - степень активности белого щелока; кгNa2O/т. Количество минеральных веществ в ед. NaOH, пришедших с белым щелоком в котел ,(44) где К2 - коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы; кг/т. Принимаем, что средняя концентрация сухих веществ в черном щелоке,поступающем на варку равна 18 %. Содержание сухих веществ в черном щелоке, поступающем на варку ,(45) кг/т. Принимаем, что в черном щелоке 30 % минеральных веществ и 70 % органических веществ. Содержание органических веществ ,(46) кг/т. Содержание минеральных веществ , (47) кг/т. В том числе Na2O ,(48) кг/т. С учетом остаточного щелока с пропитки общее содержание сухих веществ: - органических веществ: ,(49) кг/т. - минеральных веществ ,(50) кг/т. Общее содержание сухих веществ к концу заливки щелоком ,(51) кг/т. Материальный баланс заварки и варки Выход целлюлозы снижается с 97,5 % до 46 %, 51,5 % органических веществ переходит в раствор ,(52) кг/т. В течение варки со сдувками уходит 90 кг пара на 1 т абсолютно-сухой древесины. В пересчете на 1 т в.с.ц. пара со сдувками уходит из котла кг/т. (53) Выход летучих продуктов, уходящих из котла в течение сдувки, принимаем на 1 т в.с.ц., кг: скипидар -11; метанол СН3ОН - 5; метилмеркаптан CH3SH - 1; диметилмеркаптан (CH3)2S - 3; итого органических веществ - 20 кг/т в.с.ц. К концу варки жидкости в котле остается ,(54) кг/т. Общее содержание сухих веществ в котле к концу варки ,(55) кг/т. Общая концентрация сухих в щелоке к концу варки , (56) %. Содержание органических веществ в растворе к концу варки ,(57) . Концентрация органических веществ к концу варки ,(58) %. Содержание минеральных веществ к концу варки кг/т. Концентрация минеральных веществ к концу варки , (59) %. Материальный баланс заварки и варки представлен в таблице 4 Таблица 4- Материальный баланс заварки и варки
Материальный баланс промывки При вытеснении горячего черного щелока из котла промывным фильтратом сдувок не происходит. Вытесняется 80 % горячего варочного щелока, остается 20 %. Фактор разбавления принимаем равным DF=2,7 м3 Н2О/т в.с.ц., или 2700 кг (Н2О) фильтрата. Уходит из котла крепкого черного щелока (с t=160 °C) ,(60) где 0,8 - коэффициент вытеснения; кг/т. В котле остается щелока ,(61) кг/т. Принимаем, что средняя концентрация сухих веществ в промывном щелоке, равна 12 %. В котел поступит промывного щелока ,(62) где d4 - плотность щелока на промывку, кг/м3, d4=1040; кг/т. Концентрация сухих веществ в крепком щелоке, оставшемся в котле %. Всего остается в крепком черном щелоке в котле сухих веществ ,(63) кг/т. из них: - минеральных веществ ,(64) кг/т. - органических веществ , (65) кг/т. Всего должно вытесняться из котла щелока ,(66) . С крепким черным щелоком из котла уходит сухих веществ ,(67) кг/т. из них:- минеральных веществ , (68) кг/т. - органических веществ , (69) кг/т. Со слабым щелоком в котел приходит сухих веществ ,(70) где 12 - концентрация промывного щелока, %; кг/т. Считаем, что 70 % органических веществ и 30 % минеральных веществ. Тогда органических веществ будет , (71) кг/т. а минеральных веществ , (72) кг/т. При смешении промывного и оставшегося в котле черного щелока получается: общий объем жидкости в котле ,(73) кг/т. общее количество сухих веществ в котле |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|