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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Далее следует получить зависимость

от а\+1 . Для этого подставим

хп из уравнения (14-22) в уравнение (14-24)

и получим

*г = а А +

Р Л ч і’

(14‘26)

где общие константы фильтра равны:

 

 

а і — а і0 + а

іiß/iОі

(14-27)

 

 

ß; == ß/oßa-

Уравнение (14-26) справедливо для любого фильтра промывной установки. Оно аналогично уравнению (14-10), которое было выве­ дено для ступени промывки методом последовательных разбавлений. Все дальнейшие выводы в рассматриваемой промывке на фильтрах были бы повторением рассуждений и выводов промывки разбавлением, поэтому мы их не приводим. Константы промывной установки, зави­ сящие от частных констант фильтров, определяют по формулам (14-12) или (14-13), потери извлекаемого вещества с промытым осадком — по формулам (14-15) или (14-16), а концентрации растворов, отбираемых

сустановки, по формулам (14-14) или (14-17). Все эти формулы общие

ипригодны для любого случая промывки.

Расчет коэффициентов вытеснения

Абсолютные значения коэффициентов вытеснения зависят от ха­ рактера осадка, числа спрысков, равномерности распределения про­ мывной жидкости, ее расхода и степени обезвоживания осадка на фильтре.

Наиболее надежными сведениями по коэффициентам вытеснения являются экспериментальные данные, получаемые при обследовании действующих промывных установок. Для этого достаточно опреде­ лить концентрации жидкой фазы в порах осадка на барабане фильтра перед спрысками и на выходе с фильтра и концентрацию промывной жидкости, после чего коэффициент вытеснения рассчитывают по фор­ муле (14-2).

Приближенно коэффициент вытеснения можно определить по фор­ муле

<р= ф

' т

\ ”г

(14-28)

т+

х) '

 

 

где т — число рядов спрысков;

 

 

 

— отношение расхода

промывной жидкости W.+l

к влагосодержанию массы на выходе с фильтра Qt (вели­ чины Wi+l и Q[ нужно брать в одних и тех же размерностях);

ф— коэффициент, зависящий от характера осадка (его фрак­ ционного состава, степени насыщения газами, сжимаемости

идругих характеристик) и определяемый экспериментально. Величина ф = 0,7-ч-1,3.

298

Промывка на двухзонных фильтрах

Схема потоков осадка, промывных вод и фильтратов при промывке на двухзонных фильтрах представлена на рис. 14-8. Отсчет числа сту­

пеней принят в направлении движения осадка.

Начальная промывная

жидкость подается на вторую сту­

 

^ігхіг

пень вытеснения, фильтрат которой

 

используется для

промывки осадка

 

 

на первой вытесняющей ступени.

 

 

Избыток фильтрата второй вытес­

 

 

няющей ступени (если он образует­

 

 

ся) смешивается с фильтратами

 

 

первой ступени вытеснения и раз-

 

 

бавительной ступени

и направля­

 

 

ется частично на орошение второй

 

 

ступени

вытеснения

предыдущего

 

 

фильтра

и на разбавление осадка

 

 

в мешалке данного фильтра. При­

 

 

мем следующие обозначения:

 

 

Рис. 14-8. Схема

промывки на двух­

 

 

 

зонном

фильтре

 

 

 

 

Qn — влагосодержание осадка

на

выходе с первой вы­

 

 

 

тесняющей ступени;

 

 

с,_1, ci0, Cjа, сп — концентрации жидкой фазы в порах осадка;

еі-і>

е,0>

Еа — кинетические коэффициенты промывки;

 

 

У,-а — количество фильтрата, отводимого со второй вы­

 

 

 

тесняющей ступени;

 

 

Wi+1 и

х[2 — его

концентрация;

 

 

1У,-2 — расходы промывных вод;

 

 

£/, = У,а—W[2 — избыток фильтрата второй

вытесняющей ступени

 

 

 

по сравнению с расходом его на орошение первой

 

 

 

вытесняющей ступени;

 

 

 

 

Ф,2 — коэффициент вытеснения

на

второй вытесняющей

 

 

 

ступени.

 

 

Остальные обозначения прежние (см. пояснения к рис. 14-7). Вывод уравнений промывки на двухзонных фильтрах производится

аналогично тому, как это было сделано для промывки разбавлением и промывки на однозонных фильтрах. При этом приходим к конеч­ ным уравнениям (14-14) — (14-17), являющимися общими уравнениями промывки. Разница при расчете промывки на двухзонных фильтрах заключается лишь в определении констант ступеней промывки и кон­ стант промывки по фильтрам.

Для второй ступени вытеснения константы равны:

__ eiQti — Sfr

 

— ф^) Qi

.

 

 

Фіз) Ѵ і Л і

(14-29)

eii (1 —

(1

 

( e , i r i 4 l - c p . aQ . ) Q a

 

 

ei'i (1 — фіг)

ViiQi

 

 

299

Для

первой ступени вытеснения

 

 

 

 

 

 

 

Ф

__

St’iQio

е іо (1 —

ф п ) Q it .

 

 

 

g

__

е/о(I

Фа) Qii Vh

 

Uj_

(14-30)

 

 

(SiiV'ta — YtiQti) Qi'o_____

 

 

 

 

 

 

 

 

QnVi

 

V

 

Для

ступени

разбавления константы а[0 и ß(-0 определяются по фор­

 

 

eio О

Фіі)

 

1

 

о

 

мулам (14-25).

 

 

 

 

 

 

 

 

Суммарные константы по фильтрам равны

 

 

 

 

 

Щ =

а іо + «aßio +

а,-2 ( ß a + у )

 

ßt«; }

(14-31)

 

 

-ßt — ßlO ( ß ll +

Т) ßl'2 >

 

 

I

 

 

 

 

 

где

у — — -----доля

отбираемого

со

второй

 

вытесняющей

ступени

 

Vа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фильтрата, который смешивается с фильтратами первой вытесняющей ступени и ступени разбавления.

Другие способы промывки вытеснением

В практике целлюлозно-бумажного производства широко распро­ странена промывка сульфитной целлюлозы в сцежах и сульфатной — в диффузорах. Эти способы периодического действия описаны в спе­ циальных курсах по технологии целлюлозно-бумажного производства. Кроме того, они постепенно утрачивают свое значение и заменяются более совершенными способами непрерывной промывки, частично рас­ смотренными выше. В связи с этим описывать указанные здесь перио­ дические способы не будем. Однако некоторые из этих старых спосо­ бов имеют отдельные достоинства, которых недостает рассмотренным способам непрерывной промывки. В частности, промывка сульфатной целлюлозы в диффузорах хороша отсутствием ценообразования. Серь­ езные затруднения от пены наблюдаются при промывке сульфатной целлюлозы на вакуум-фильтрах. В связи с этим в настоящее время снова возвращаются к промывке в диффузорах, но на более высоком уровне — к непрерывной промывке. Фирмой «Камюр» разработаны конструкции диффузоров непрерывного действия для промывки цел­ люлозы после варки и после отбелки. Однако они еще не нашли рас­ пространения в отечественной промышленности.

Пример 1. Рассчитать .четырехступенчатую промывку сульфатной целлю­ лозы на однозонных вакуум-фильтрах. Концентрации массы, проходящей по установке, следующие (в массовых процентах): на входе в выдувной резервуар —

12; на

выходе с

первого фильтра — 14,5;

второго — 14,3; третьего — 13,5;

четвертого —• 14;

между

ступенями — 8; в

ваннах фильтров — 1,25. Коэффи­

циенты

вытеснения: <р4 =

0,75; <р2 = 0,65;

ср3 = 0,7; <р4 = 0,72. Кинетические

коэффициенты промывки ступеней разбавления равны единице, а ступеней вы­ теснения— 0,98. Концентрация жидкой фазы в массе, приходящей на промывку, 240 кг/м3. Расход чистой воды на промывку 8 м3/т сухой целлюлозы (х0 = 0). Доля Na20 в сухом остатке черного щелока 0,25.

Р е ш е н и е . Влагосодержания массы на

выходах с фильтров равны:

Qi = ------------ -— = 5 ,9 м3/т сухой целлюлозы;

аналогично Q2 = 6; Q3 = 6,4

14,5

 

300

и Q.i = 6,15. Приходит щелока с начальной массой L = ------— -----=7,33 м - /т

сухой целлюлозы. Фактор разбавления Ф = 8 — 6,15 = 1,85 м3/т сухой цел­ люлозы. Расходы промывных вод (м3/пі сухой целлюлозы) из равенства (14-18) равны: на первом фильтре W2 — Qi + Ф = 5,9 + 1,85 = 7,75; на втором —

17а = 6 + 1,85 = 7,85 и на третьем — = 6,4 + 1,85 = 8,25; количество отбираемого щелока V = I1'+ = L + Ф = 7,33 -(- 1,85 = 9,18. Количество обо­ ротного щелока, необходимого для разбавления массы перед первым фильтром

=

—100----П25---- £ == 79 —7,33 =

71,67 м3/т сухой целлюлозы. Аналогично

S3 =

1,25

S3 = 73; S., =

72,6.

79 — (+ = 79 — 5,9 = 73,1,

 

Величина Q,-0 = —-----—= 11,5. Количества

фильтратов, отбираемых со

 

8

 

 

ступеней разбавления, одинаковы и равны У;0 = 79 — 11,5 = 67,5. Количества фильтратов, уходящих со ступеней вытеснения, по всем фильтрам также одина­

ковы и равны Ѵіх = Q,'o + Ф = 11,5 + 1,85 = 13,35.

Константы разбавительных ступеней (формулы 14-25) для всех фильтров одинаковы (так как Si + Wi = const):

 

 

1-67,5

0,0725;

 

11,5(71,67 + 9,18)

 

 

 

 

 

13,35(1-67,5+ 11,5)

_

j

133

 

11,5(71,67 + 9,18)

~

’

 

Константы ступеней вытеснения (формулы 14-23):

 

 

®и

0,98-11,5 — 1 (1 — 0,75)5,9

 

0,498;

(1-0,75)5,9-13,35

 

 

 

 

 

 

о

(0,98-7,75 — 0,75-5,9) 11,5 _

t 855

Рі1~

(1 -0 ,7 5 ) 5,9-13,35

 

~

’

Аналогично для других фильтров:

 

 

 

«21 = 0,328;

а 31 = 0,365;

а 41 =

0,415;

ß21=

1,560;

ß8i = 1,615;

ß41=

1,715.

Суммарные константы фильтров равны (формулы 14-27):

«! =

0,0725

+

0,0498-1,133 = 0,637;

ßx=

1,133-1,885 = 2,135;

«3 =

0,0725 +

0,328-

1,133 = 0,446;

ß3= 1,133-1,560= 1,765;

«3 =

0,0725

+

0,365-

1,133 = 0,486;

ß3=

1,133-1,615= 1,830;

«4= 0,0725 + 0,415 • 1,133 = 0,543.

Общая константа а промывной установки равна (формула 14-12)

« = 0,637 + 0,466 -2,135 + 0,486 • 1,765 • 2,135 + 0,543 х

X 1,83-1,765-2,135 = 7,169.

Величину ß не определяем, так как хй = 0.

Потери сухого остатка черного щелока с промытой массой равны (формула 14-16)

7 33•240

кгіт сухой целлюлозы.

G = ----- 1------------= 26,35

1+7,169-9,18

 

Из них NaaO (без учета адсорбированной щелочи)— 0,25-26,35 = 6,6 к г /т сухой целлюлозы.

301

Концентрация отбираемых

на выпарку щелоков (формула 14-17) х.1 —

= 26,36-7,169 = 188,5 кг/м3.

промывки:

Относительные показатели

т = 9,18

1,25; / = 188,5

0,785; 1) = 1,25-0,785 = 0,985.

7,33

240

 

Пример 2. Оценить промывку сульфатной целлюлозы на установке, обору­

дованной двумя двухзонными и одним однозоииым фильтрами. Исходные данные

те же, что в примере

1. Коэффициенты вытеснения: фц =

ф12 =

0,7;

ф21 =

=

Фаг = 0,65 и фз =

0,7. Концентрация массы

между

ступенями

вытеснения

9%, на выходе с фильтров 13,5%.

Концентрация

начальной промывной воды

*о =

0,1 г/л

Na20.

 

 

 

1

т абсолютно сухой целлюлозы. Влагосо-

 

Р е ш е н и е .

Расчет ведем на

держания массы:

 

 

,

'

 

 

_

100 — 13,5

„ ,

„

 

 

на выходе с фильтров

Qi = --------------=6,4 л 3; между ступе-

 

 

 

 

 

 

100—9

 

 

 

 

 

13,5

 

 

 

 

 

нямн

вытеснения Q,-

 

=

10,1

лі3;

между

ступенями

разбавления и

вытеснения

Q,-0 =

11,5

л 3.

 

 

на

вторых

 

ступенях

вытеснения

117, =

=

Расходы

промывных

жидкостей

 

WB= 8 лі3, на

первых U7га =

9

м3.

Величина

 

V =

7,33 +

1,6 = 8,93 лі3.

=

Расходы фильтратов: К;п = 79 — 11,5 =

67,5 Л!3;^ ^

=

11,5+

9 — 10,1 =

10,4 лі3; Ѵі2 =

11,5 +

1,6 = 13,1 лі3; Uc =

13,1 — 9 = 4,1 м3.

 

 

 

Расходы оборотного

щелока:

S ; = - ^ ---- — --L =

79 — 7,33 =

71,67 лі3;

S 2 =

S3 = 79 — 6,4 =

72,6 м3;

S 3 +

 

1

,5

 

-и3. Константы разбавитель-

1Vi — 80,6

ных ступеней одинаковы по всем фильтрам (формула 14-25):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СС/п

1-67,5

 

0,0728;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11,5-80,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ßlO

10,4(1-67,5+11,5)

=

0,886,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11,5-80,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Константы первой ступени вытеснения первого фильтра (формула 14-30):

 

 

 

 

 

 

0,98-11,5 — 1 (1— 0,7) 10,1

=0,261;

 

 

 

 

 

 

 

а и ■

(1 — 0,7) 10,1-10,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О _ (0,98-13,1 — 0,7-10,1) 11,5

 

4,1

 

 

 

 

 

 

 

 

Рі1~

1(1-0,7)10,1 -10,4

 

 

10,4

’

 

 

 

 

Для

второй ступени (формула 14-29):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

0,98-10,1 — 0,98(1—0,7) 6,4

^

305.

 

 

 

 

 

 

К і2 _

 

0,98(1 -0,7)13,1 -6,4

 

 

_

’

 

 

 

 

 

 

 

 

ßl2 —

(0,98-8 — 0,7-6,4) 10,1

 

 

1,377.

 

 

 

 

 

 

 

 

0,98(1— 0,7) 13,1-6,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

второго фильтра:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а 2і =

0,98-11,15 — 1 (1 —0,65) 10,1

:

0, 210;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 (1— 0,65) 10,4-10,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,98-13,1 — 0,65-10,1) 11,5

 

 

4,1

1,568;

 

 

 

 

 

ßai —

1 (1— 0,65) 10,1-10,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,4

 

 

 

 

302

Смотрите также файлы