Промывной цех сульфатцеллюлозного завода производительностью 430 тонн в сутки, целлюлоза марки ЭКБ-1

Некоторая часть этого количества будет  вытеснена из массы спрысковой жидкостью  также без разбавления; условно примем, например, что она составит 25% (т.е. коэффициент вытеснения к_в = 0,25), или 12,72 0,25 = 3,18 м³. Всего неразбавленного фильтрата будет отобрано на фильтре 56,68 + 3,18 = 59,86 м³.

Количество  неразбавленного щелока, которое  смешивается со спрысковой жидкостью  в зоне спрысков, равно: 10,12 - 3,18 = 6,94 м³ . Этот объем (считаем условно) смешивается со всем количеством спрысковой жидкости, откуда получается 6,94 + 8,0 = 14,94 м³ разбавленного щелока, имеющего одинаковую концентрацию. Из них 5,4 м³ удерживаются массой после отжима ее до концентрации 14 %, а остальные 14,94 – 5,4 = 9,54 м³ уходят в фильтрат и смешиваются с 59,86 м³ неразбавленного щелока, образуя общий объем фильтрата, равный 59,86 + 9,54 = 69,4 м³, как было подсчитано выше. По отношению к общему количеству щелока, отобранному в спрысковой зоне, объем разбавленного щелока составит: 

 
_{т.е. коэффициент  смешения равен ксм = 0,75, как и должно было получиться (так как кв + ксм = 1).}

     Теперь  мы можем составить систему уравнений  материального баланса сухого остатка  по всей системе. Предварительно примем во внимание, что часть потерь щелочи с промытой массой будет приходиться на адсорбированную щелочь, которая, будучи выведена из жидкой фазы, не может принимать участие в процессах смешения щелоков. Примем, что количество адсорбированной щелочи будет эквивалентно 20 кг сухого остатка на 1 т целлюлозы (4,6 кг Na₂О) и условно исключим его из уравнений материального баланса. Таким образом, за начальное количество сухого остатка щелока, поступающего из котла, примем не 1750 кг/т, а только 1730 кг/т.

Принимаем следующие обозначения концентраций щелоков в г/дм³ или кг/м³:

С₁ - фильтрата (используемого щелока) от первого фильтра;

С₂ -  щелока, поступающего с массой на первый фильтр;

С₃ -  щелока, удерживаемого массой после первого фильтра;

С₄ -  фильтрата от второго фильтра;

С₅ -  щелока, поступающего с массой на второй фильтр;

С₆ -  щелока, удерживаемого массой после второго фильтра;

С₇ -  фильтрата от третьего фильтра;

С₈ -  щелока, поступающего с массой на третий фильтр;

С₉ -  щелока, удерживаемого массой после третьего фильтра;

С₁₀ - фильтрата от четвертого фильтра;

С₁₁ - щелока, поступающего с массой на четвертый фильтр;

С₁₂-  щелока, удерживаемого массой после четвертого фильтра.

     Составляем  уравнения материального баланса  сухого остатка. Для первого фильтра:

разбавление массы в выдувном резервуаре и перед фильтром:

1730 + 60,2_с1 = 66,8_с2

смешение  в зоне спрысков:

6,94_с2 + 8,0_с4 = 14,94_с3

образование фильтрата из неразбавленного и  разбавленного щелоков:

59,86_с2 + 9,54_с3 = 69,4_с1

Для второго  фильтра:

разбавление массы в промежуточной мешалке  перед фильтром

5,4_с3 +  61,4_с4 =  66,8_с5

смешение  в зоне спрысков:

6,94_с5 + 8,0_с7 = 14,94_с6

образование фильтрата из неразбавленного и  разбавленного щелоков:

59,86_с5 + 9,54_с6 = 69,4_с4 

  Для третьего фильтра (аналогично):

5,4_с6  +  61,4_с7 = 66,8_с8

6,94_с8 + 8,0_с10 = 14,94_с9

59,86_с8 + 9,54_с9 = 69,4_с7

Для четвертого фильтра:

5,4 _с9  + 61,4_с10 = 66,8_с11

6,94_с11 + 0(вода) =14,94_с12

59,86_с11 + 9,54_с12 = 69,4_с10

     Алгебраическое  решение этой системы уравнений  дает следующие значения концентраций, кг/м³:

1. 6,94_с11 + 0 (вода) = 14,94_с12

                С ₁₂=6,1 

59,86 _с11 + 9,44(0,46_с11) = 69,4_с10            С₁₁=13,3

64,2 _с11 = 69,4_с10

 

2. 5,4_с9 + 61,4_с10 = 66,8(1,081_с10)

     5,4_с9 + 61,4_с10 = 72,21_с10

     10,81_с10 = 5,4_с9

 

3. 6,94_с8 + 8,0(0,50_с9) = 14,94_с9

      6,94_с8 + 4_с9 = 14,94_с9

        6,94_с8 = 10,94_с9

        

4. 59,86_с8 + 9,54(0,634_с8) = 69,4_с7

59,86_с8  + 6,05_с8  = 69,4_с7

65,91_с8 = 69,4_с7

_с7  
 

5. 5,4 _с6 + 61,4_с4 = 66,8(1,053_с7)

5,4_с6 + 61,4_с7 = 70,34_с7

     5,4_с6 = 8,94_с7

 

6. 6,94_с5 + 8,0(0,604_с6) = 14,94_с6

6,94_с5 + 4,83_с6 = 14,94_с6

6,94_с5 = 10,11_с6

 

7. 59,86_с5 + 9,54(0,687_с5) = 69,4_с4

59,86_с5 + 6,553_с5 = 69,4_с4

66,414_с5 = 69,4_с4

 

8. 5,4_с3 + 61,4_с4 = 66,8(1,045_с4)

5,4_с3 + 61,4_с4 = 69,806_с4

5,4_с3 = 8,406_с4

 

9. 6,94_с2 + 8,0(0,64_с3) = 14,94 _с3

6,94_с2 + 5,136_с3 = 14,94_с3

6,94_с2 = 9,804_с3

   

10. 59,86_с2 + 9,54(0,708_с2) = 69,4_с1

59,86_с2 + 6,753_с2 = 69,4_с1

66,613_с2 = 69,4_с1

 

11. 1730 + 60,2_с1 = 66,8(1,042_с1)

1730 + 60,2_с1 = 69,595_с1

1730 = 9,395_с1

 

= 1,042 184,14 = 191,87

= 0,708 191,87 = 135,84

= 0,642 135,84 = 87,21

= 1,045 87,21 = 91,13

= 0,687 91,13 = 62,61

= 0,604 62,61 = 37,82

= 1,053 37,82 = 39,82

= 0,634 39,82 = 25,25

= 0,50 25,25 = 12,62

= 1,081 12,62 = 13,65

= 0,46 13,65 = 6,28

Потери растворенного  сухого вещества с промытой массой составят:

5,4_с12 = 5,4

6,28 = 33,91 кг

С учетом адсорбированной щелочи потери будут: N = 33,91 +20 =53,91 кг, что по отношению к общему количеству сухого остатка, поступившему из котла, равно: 
 

Проверим  полученную концентрацию используемого  щелока по суммарному материальному балансу. В используемый щелок должно поступить:

G  = G_o – N = 1750 – 53,91 = 1696,09 кг сухого остатка

Концентрация  его должна составить:

как и  получено выше.

Следовательно, система уравнений материального  баланса решена правильно, и можно рассчитать общий материальный баланс по всей системе (таблица 2).

Разумеется, расчет материального баланса можно  сделать не в кг сухого остатка, а  в кг щелочи (Na₂O). Для этого в данном случае достаточно перемножить все полученные цифры на 0,23 (содержание Na₂O в сухом остатке было принято равным 23 %). 
 
 
 
 
 
 
 

      Таблица 2 Таблица материального баланса

 
 
 
 
 
 
 

2.3 Выбор  основного и вспомогательного  оборудования 

     Расчет  и выбор вакуум-фильтров для промывки целлюлозы

     Вакуум-фильтры  бывают высоковакуумные и фильтры, работающие под давлением. Выбор  типа фильтра производится исходя из задач промывки и экономической целесообразности. Вакуум-фильтры выбирают по площади фильтрующей поверхности, вычисляется по формуле:

     

где     Q – производительность цеха по целлюлозе, т/с;

     L-съем целлюлозы с 1м² площади фильтрующей поверхности, т/м² сутки.

     По  рассчитанной площади фильтрующей поверхности вакуум-фильтры выбирают в справочнике бумажника.

     Пример: Производительность цеха по целлюлозе 350 т/с, съем целлюлозы с 1м² фильтрующей поверхности  7,5 т/м² с, тогда фильтрующая поверхность вакуум-фильтра будет равна:

     

Устанавливаем вакуум-фильтры марки………………………………. БВУ60-3,4

Поверхность фильтрации, м² …... 60

Диаметр барабана, м……………………………………………………………. 3,4

Длина, м………………………………………………………………………….5,7

Скорость вращения барабана,об/мин……………………………………….0,75-3

Вес фильтрата  с приводами, кг……………………………………………...28200

Габаритные размеры

Длина…………………………………………………………………………...8800

Ширина………………………………………………………………………...5400

Вес……………………………………………………………………………...5300

Фильтратные баки

Объем фильтратных баков определяют по формуле:

где     а - количество фильтрата (из материального баланса);

     Q - суточная производительность цеха;

     T - время пребывания фильтрата в баке;

     К- коэффициент заполнения бака щелоком.