Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Среднее давление в аппарате равно (755 + 765) 0,5 = 760 мм рт. ст. Равно- « весные концентрации определим для концентрации всего S02 в кислоте в пре­ делах от X = 2с = 2,28% до * = 3 ,0 4 % , что соответствует концентрациям

На рис. 13-4 строим линию равновесия ОА и рабочую линию процесса ВС. Чтобы построить кинетическую линию, определим эффективность тарелки. Для средней температуры поглотительной жидкости (18 + 12) 0,5 = 15° С вязкость равна 1,14 спуаз (берем по воде). Ширину щелей в решетке принимаем 4 мм, жи­ вое сечение тарелки 0,226 мг!м-. По формуле (13-38) эффективность тарелки

Е0 = (0,7125 — 1,083-0,226) 1,14—0,12 = 0,46. На рис. 13-4 строим кинетиче­ скую кривую MN и определяем число тарелок в абсорбере. Число полных сту­ пенек между рабочей и кинетической линиями равно семи плюс одна неполная ступенька, поэтому берем восемь тарелок.

Далее нужно определить основные размеры абсорбера. На выходе из аппа­ рата температуру газа принимаем на 5° С выше температуры орошающей жид­

совый расход газа на входе равен 8000-1,5 = 12 000 кг/% из них массоносителя

•280

Вязкость смеси

0,076-0,0127-166 + 0,076-0,0206-70,2 + 0,848-0,0177- 59,5 А

г0,076-166 + 0,076-70,2 + 0,848-59,5

Поверхностное натяжение для = 15° равно 73,1 -10- '3 н/м (берем по воде). По формуле (13-25) скорость газа в режиме захлебывания

1,271,55( і , 14-10~3)0-94 (i ,6- IQ- 5 )0-4-0,0040ДІ

196 н/м*.

1,4°'52ЮОО!*09(7,31 -10 2)°>8

При восьми тарелках общее сопротивление аппарата Дрд = 196-8 = 1570 ч/м2.

Давление внизу аппарата равно 755-)----------------=767 мм рт. ст., т. е. оно

9,81-13,6

примерно такое,-как было принято в начале расчета.

Далее требуется найти расстояние между тарелками и рабочую высоту ап­ парата. По формуле (13-29) Дшхл = 6.9* Ю6-8,71,26 = 1,05-ІО8. Поскольку

281

При толщине тарелки 6 = 4 мм коэффициент сопротивления по формуле (13-31) равен

С учетом сепарирующего пространства высотой 100—150 мм расстояние между тарелками берем 300 мм. Рабочая высота аппарата (300 + 4) 8 = 2432 мм.

Глава 14. ПРОМЫВКА И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ

В условиях производства жидкие химические реагенты часто бы­ вают загрязнены твердыми взвешенными веществами. Например, бе­ лый щелок после каустизации содержит большое количество частиц СаС03, полученный в хлораторе отбельный раствор гипохлорита кальция загрязнен нерастворимыми веществами, содержащимися в исходной извести, и т. п.

При отделении взвешенных веществ (отстаиванием, фильтрацией и т. п.) образуются,влажные осадки, в жидкой части которых остается большое количество ценных химических реагентов. В случае, если осадок является отходом производства и идет в отвал, с ним будет уда­ лено большое количество ценного химического реагента. В приведен­ ных примерах это будет Na20 и активный хлор. Экономически целесо­ образно эти ценные вещества извлечь из осадков и снова направить в производство. Затраты на реализацию такого процесса окупаются

282

стоимостью извлекаемых химических реагентов. Извлечение полезного вещества из осадков осуществляется их п р о м ы в к о й .

Процесс'промывки применяют и тогда, когда ценными веществами являются и раствор и осадок. Например, целлюлозная масса, выходя­ щая из варочного котла, состоит из целлюлозы и черного щелока. При промывке последний должен быть отделен от целлюлозы и напра­ влен на регенерацию щелочи.

При промывке целлюлозы после отбелки из массы в основном нужно удалить продукты хлорирования и окисления целлюлозы. Образующиеся при этом промывные воды в большинстве случаев не представляют ценности.

Таким образом, цель промывки состоит в получении тщательно отмытого осадка. Это необходимо сочетать с минимальными затратами промывной жидкости и времени на процесс, а также в большинстве случаев с получением как можно более концентрированных растворов извлекаемого вещества. Выполнение этих условий обеспечивает эко­ номичность промывки.

Иногда с помощью воды требуется извлечь некоторые раствори­ мые в ней части твердого тела. Такой процесс называется в ы щ е л а ­ ч и в а н и е м . Он основан на способности извлекаемого вещества растворяться в воде лучше, чем остальные составные части материала. Выщелачивание является частным случаем э к с т р а г и р о в а н и я .

Процессы промывки и выщелачивания описываются одинаковыми уравнениями. Разница лишь в скорости извлечения вещества и вели­ чинах коэффициентов промывки. Ниже в основном рассматриваются процессы промывки, имеющие большее значение для целлюлознобумажного производства, чем Процессы выщелачивания. Всё уравне­ ния промывки справедливы и для выщелачивания.

меньше радиус частиц, тем больше общий коэффициент массопередачи и тем быстрее извлекается данное вещество из осадка.

283

Влияние толщины диффузионного слоя на скорость массопередачи установлено следующим опытом. Отдельное непромытое целлюлозное волокно поместили в воду. Потребовалось менее 1 сек, чтобы щелок продиффундировал в воду. Подобный опыт для пучка волокон объемом 1 см3 (в виде кубика) показал, что для завершения диффузии необхо­ димо время более 1 ч.

Влияние на массопередачу коэффициента массопроводности для данного вещества определяется температурой t процесса промывки: чем больше t, тем больше величина D,n. Влияние коэффициента массо­ отдачи ß определяется турбулентностью потока жидкости, которая омывает частицы осадка: чем больше относительная скорость жидко­ сти и частиц, тем больше величина ß.

Внекоторых случаях промывки сопротивления массопередачи

——и — резко отличаются одно от другого по абсолютной величине.

ßDm

отдачей в жидкой фазе. Про такой процесс говорят, что он идет в к и - н е т и ч е с к о й о б л а с т и . В данном случае промывка зависит от скорости движения жидкой фазы, омывающей частицы осадка.

Из уравнения массопередачи видно, что количество извлекаемого вещества зависит также от поверхности массопередачи и движущей силы процесса. Если частицу осадка, имеющую диаметр d0, раздро­

Ц )

растанию поверхности скорость промывки увеличится также в

раз. В действительности скорость будет еще большей вследствие уменьшения толщины диффузионного слоя (радиуса частиц), влияние которого рассмотрено выше.

Увеличение давления при промывке приводит к уплотнению осадка, увеличению толщины диффузионного слоя, уменьшению сечения ка­ налов между частицами и, как следствие этого, к замедлению про­ мывки. Примером такой промывки является промывка целлюлозной массы в диффузорах периодического дейстия.

Коэффициенты массопроводимост'и для осадков целлюлозно-бу­ мажного производства неизвестны, трудно определить также и коэффи­ циенты массоотдачи, поэтому кинетику массообмена будем ’ учиты­ вать с помощью практических коэффициентов промывки и выщелачи­

вания.

284