Отбельный цех сульфитцеллюлозного завода по выпуску белёной целлюлозы марки Б-I

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Кафедра технологии целлюлозно-бумажного производства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Тема: «Отбельный цех сульфитцеллюлозного

завода по выпуску белёной целлюлозы марки  Б-I»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент: Марцинская Е.И.

 

Руководитель проекта: Ковтун Т.Н.

 

 

Проект защищён:                                                      Оценка:

 

 

 

 

 

 

 

2013 г.

Содержание

 

 

              Введение………………………………………………………………….4

 

1. Характеристика  белёной целлюлозы.

              Назначение беленой целлюлозы………………………………………..5

         

          2. Выбор и обоснование технологической  схемы и типы основного                              оборудования 6

 

          3. Описание технологической схемы……………………………………...7

 

4.  Расчет баланса воды и волокна………………………………………...11

 

5. Технико – экономические показатели работы отбельного цеха……..38

 

              Список использованных источников…………………………………..39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Задача процесса отбелки целлюлозы – придание целлюлозе стабильного белого цвета и определённых физико-химических свойств в соответствии с её целевым назначением.

Степень белизны небеленой сульфитной целлюлозы 60-65 %. Сульфитная целлюлоза отбеливаются значительно легче, чем сульфатная.

Отбелка целлюлозы достигается как путем обесцвечивания окрашивающих целлюлозу веществ, так и путем удаления их, главным образом, лигнина, который для этого должен быть переведен в растворимое состояние.

В настоящее время отбелку целлюлозы проводят преимущественно комбинированным многоступенчатым методом. В целлюлозно-бумажной промышленности отбелка является наименее экономичной и наиболее загрязняющей окружающую среду стадией производства.

Технология отбелки включает ряд химических и физических процессов, которые должны быть четко взаимосвязаны между собой. В связи с этим отбельные установки являются высокоавтоматизированным участком в технологической  схеме производства целлюлозы.

Одной из основных задач процесса отбелки является максимальное удешевление его стоимости, что достигается снижением до минимума потерь целлюлозы при отбелке и выбором химикатов, позволяющих обеспечить требуемую степень белизны при минимальных затратах [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика небеленой и белёной целлюлозы.

Назначение белёной целлюлозы

                                                                                                                    

Сульфитная белёная целлюлоза из хвойных пород древесины, вырабатываемая по ГОСТ 3914 предназначается для применения в производстве бумаги.

 

Таблица 1.1

Качественные показатели сульфитной белёной целлюлозы

 из хвойной древесины марки Б-I (ГОСТ 3914)

 

Показатели	Нормы
Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 600ШР:     разрывная длина, м, не менее     излом, ч.д.п., не менее	6500 300
Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА в течение 10 мин:     разрывная длина, м, не менее     излом, ч.д.п., не менее	6000 200
Белизна, %, не менее	85
Массовая доля смол и жиров, %, не более	1,0
рН водной вытяжки	6-7
Сорность - число соринок на 1 м2:     свыше 0,1-1,0 мм2 вкл., не более     свыше 1,0-2,0 мм2 вкл., не более	- 120
Влажность при поставке, %, не более	20

    

Таблица 1.2

Качественные показатели сульфитной небеленой целлюлозы

из хвойных пород древесины марки Ж-5 (ГОСТ 6501-82)

 

Показатели	Нормы
Степень делигнификации:     не более     не менее	27 -
Разрывная длина, м, не менее	6500
Прочность на излом, ч.д.п., не менее	800
Массовая доля смол и жиров, %, не более	1,5
Сорность - расчетное число соринок на 1 м2:     площадью от 0,1 до 1,0 мм2 вкл., не более     площадью свыше 1,0 до 2,0 мм2 вкл., не более	750 10
рН водной вытяжки целлюлозы, не менее	5,5
Влажность, %, не более	20

 

 

2. Выбор и обоснование  технологической 

 

Для отбелки используется небеленая сульфитная целлюлоза.

Принимаем 4-х ступенчатую бесхлорную схему отбелки ЩП-Пд-К-П-К обеспечивающую получение целлюлозы с заданной белизной при понижении механических показателей в процессе отбелки примерно на 5% по сравнению с небеленой целлюлозой.

Данную схему можно разделить на две части, первая из которых это делигнификация целлюлозы, а вторая собственно отбелка (добелка). Делигнификация целлюлозы происходит на ступенях ЩП и Пд, а добелка на ступенях К и П.

На первой ступени применяем ЩП. В данной схеме щелочная обработка пероксидом водорода способствует более глубокой делинификации целлюлозы за счет разрушения лигнина, а так же обесцвечиванию  хромофорных групп лигнина

На второй ступени отбелки применяем пероксид водорода. На данной ступени проявляются делигнифицирующие свойства пероксида что позволяет удалить 50-60% лигнина без заметной окислительной деструкции целлюлозы. Такое свойство пероксида водорода позволяет провести отбелку сульфитной целлюлозы только пероксидом без существенного снижения механических свойств целлюлозы. Так же в состав отбельного раствора кроме пероксида водорода и гидкоксида Na необходимо вводить силикат Na, который наряду с NaОН служит для забуферевания среды до нужной щелочности способствую протеканию реакций диссоциации пероксида, а так же силикат Na связывает свободные радикалы разложения пероксида, тем обрывая цепные реакции его разложения.

На третьей ступени отбелки проводим кисловку массы раствором SO2. Кисловка проводится для: нейтрализации избытка щелочи после ступени пероксидной отбелки; восстановления карбонильных групп целлюлозы сернистой кислотой для повышения стабильности белизны целлюлозы.

На четвертой ступени отбелки применяем пероксид водорода. На данной стадии он применяется для добелки целлюлозы, при этом повышается белизна и стабильность белизны при сохранении механических показателей целлюлозы. В конце отбелки всегда должен оставаться избыток пероксида (10-20%), так как при его отсутствии в щелочной среде и при высокой температуре происходит пожелтение целлюлозы.

На заключительной стадией отбелки мы проводим кисловку массы раствором SO2. Кисловка проводится для: стабилизация белизны целлюлозы за счет более полного удаления окрашенных продуктов; нейтрализации избытка щелочи после ступени пероксидной отбелки; восстановления карбонильных групп целлюлозы сернистой кислотой для повышения стабильности белизны целлюлозы.

 

 

 

 

3. Описание технологической  схемы

 

На рисунке 3.1 представлена технологическая схема отбелки сульфитной хвойной целлюлозы.

Небеленая целлюлоза после варки поступает в двухвальный смеситель (1). В смесителе масса смешивается с H2O2, NaOH, масса подогревается паром, из смесителя масса подается в верхнюю часть башни ЩП (2) с концентрацией массы 10%. Внутри башни в нижней части установлен конус и перемешивающее устройство для лучшего перемешивания массы с оборотной водой. Условия ЩП: температура - 80 0С, продолжительность 60 минут, концентрация массы - 10%, рН – 9-10. Расход химикатов: H2O2 – 0,6 %, NaOH – 2 %. В нижней части башни масса разбавляется до концентрации 2 – 3% оборотной водой, которая подается из бака оборотной воды (9) вакуум-фильтра №4 и затем массным насосом (11) подается на вакуум-фильтр №1 (3).

В ванну вакуум-фильтра №1 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра удаляется в сток.

Промытая масса с концентрацией 11% поступает в двухвальный смеситель (1) где смешивается с H2O2, NaOH и Na2SiO3, масса подогревается паром до температуры 85 0С.

 Из смесителя  с помощью насоса высокой концентрации (10) масса подается в башню Пд (5) с ходом массы сверху вниз. Условия отбелки Пд: температура - 85 0С, продолжительность 120 минут, концентрация массы - 10%, рН – 10-10,5. Расход химикатов: H2O2 - 1,8%, NaOH - 2%, Na2SiO3 - 3%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается с бака оборотной воды (8) вакуум-фильтра №3 и далее массным насосом (11) перекачивается на вакуум-фильтр №2 (3) для промывки и сгущения.

В ванну вакуум-фильтра №2 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра удаляется в сток. В шнек вакуум-фильтра №2 (14) подается водный раствор SO2 для кисловки массы.

Из шнека вакуум-фильтра №2 с помощью насоса высокой концентрации масса подается в верхнюю часть башки К (6) с ходом массы сверху вниз. Условия кисловки: температура потока, продолжительность 30 минут, концентрация массы - 5%, рН – 4,5-5,5. Расход SO2 - 1%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается с бака оборотной воды (9) вакуум-фильтра №4. В ванну вакуум-фильтра №3 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса плступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода.

Оборотная вода с вакуум-фильтра поступает в бак оборотной воды  (8). Промытая масса с концентрацией 10% поступает в двухвальный смеситель (1), где смешивается с H2O2, NaOH и Na2SiO3, масса подогревается паром до температуры 80 0С.

Из смесителя с помощью насоса высокой концентрации масса подается в башню П (7) с ходом массы сверху вниз. Условия отбелки П: температура - 80 0С, продолжительность 120 минут, концентрация - 10%, рН – 10-10,5. Расход химикатов: H2O2 - 1%, NaOH - 1,8%, Na2SiO3 - 2%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается из отдела сортирования беленой целлюлозы и далее массным насосом (11) перекачивается на вакуум-фильтр №4 (3) для промывки и сгущения.

В ванну вакуум-фильтра №4 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2%. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра поступает в бак оборотной воды (9). В шнек вакуум-фильтра №4 (13) подается водный раствор SO2 для кисловки массы, которая является заключительной стадией процесса отбелки.

Кисловка массы протекает в бассейне высокой концентрации (12), куда масса подается с помощью насоса высокой концентрации (10). Условия кисловки: температура потока, концентрация массы - 10%, рН – 4,5-5,5. Расход химикатов: SO2 – 1%. Далее в нижней части бассейна высокой концентрации масса разбавляется до концентрации 3,5% оборотной водой, которая подается из отдела сортирования беленой целлюлозы, и массным насосом подается в отдел сортирования беленой целлюлозы.

          

                                             

                                                                                                                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначения к технологической схеме (Рис 3.1)

 

 

1. Двухвальный смеситель;
2. Башня отбелки ЩП;
3. Вакуум – фильтры;
4. Башня отбелки Пд;
5. Башня К;
6. Башня отбелки П;
7. Бак оборотной воды вакуум-фильтра №3;
8. Бак оборотной воды вакуум-фильтра №4;
9. Насос высокой концентрации;
10. Массный насос;
11. Бассейн высокой концентрации.