Описание технологии работы варочного и кислотного отдела при приготовлении целлюлозы

image not found

В приведенном регламенте подробно описывается наш выполненный проект, где в качестве основного оборудования использовались абсорберы марки ШВ.

Кислотный отдел

Назначение отдела — приготовление варочных растворов путем сжигания расплавленной серы и насыщения полученным сернистым ангидридом воды (водный раствор сернистой кислоты) и раствора кальцинированной соды (раствор бисульфата натрия).

Химизм процесса.

Для обеспечения нормальных условий поглощения печной газ охлаждается до температуры 40-60 оС в две ступени в зависимости от требуемых параметров крепости растворов сернистой кислоты и бисульфита натрия.

Процесс получения растворов протекает по следующим реакциям:

а) водный раствор сернистой кислоты с содержанием SO2 1,6 — 2,3%;

б) раствор бисульфата натрия с концентрацией их в пересчете на SO2, всего SO2 — 10-14%, связанного SO2 — 5-8%, рН — 6-10.

Поставляемая на склад в полувагонах и думпкарах сера грейферным краном загружается в бункер-плавильник, где плавится и через паровую решетку стекает в бак отстойник. Уровень и температура расплавленной серы в 130-135оС поддерживается регуляторами температуры и расхода пара.

Из бака-отстойника расплавленная сера вертикально погруженным насосом по серопроводу с паровой рубашкой подается через форсунку в печь циклонного типа для сжигания. Количество серы, подаваемой в печь на сжигание, регулируется изменением числа оборотов электропривода насоса и осуществляется терристорным преобразователем частоты (ТПЧ-40).

В форсунки для распыления серы подается сухой перегретый пар давлением 0,3-0,35 МПа.

От вентилятора ВД-10 воздух под давлением 1,0-1,2 КПа подается под кожух серной печи и далее через 3 фурмы тангенциально вводится в камеру сгорания.

Количество подаваемого в печь воздуха регулируется в пределах, не допускающих возгонку серы. Цвет пламени в печи должен быть соломенно-желтым. Появление красного и синего цветов пламени указывает на неполное сгорание серы и ее возгонку.

Температура газовой смеси после печи 1100-1300оС; содержание SO2 в смеси не менее 14%.

Газ из серной печи поступает на охлаждение в полый скруббер 1 ступени, где его охлаждение осуществляется подачей насосами неохлажденной обработанной воды через расположенные в два ряда по вертикали скруббера форсунки. Давление воды на форсунки 0,4 МПа.

Исправность форсунок проверяется один раз в смену. Температура газа после скруббера 1 ступени — не выше 300оС и регулируется количеством работающих форсунок и количеством воды, подаваемой на них.

Из скруббера 1 ступени газ поступает под колосниковую решетку скруббера 2 ступени, заполненной насадкой из колец Рашига. Охлаждение газа осуществляется оборотной водой, которая насосом из отстойника скруббера 2 ступени подается для охлаждения в пластинчатые теплообменники. Охлажденная вода подается в верхнюю часть скруббера через брызгало. Для поддержания уровня в отстойник скруббера через регулятор подается свежая вода.

Температура газа после скруббера 2 ступени 40-60оС в зависимости от требуемого состава приготовляемых варочных растворов и регулируется температурой оборотной воды.

Охлажденный газ после скруббера 2 ступени поступает под нижнюю колосниковую решетку абсорбера № 1, заполненного насадкой из колец Рашига размером 50×50×5.

Абсорбер № 1 орошается фильтрованной водой (в зимний период) и артезианской (в летний период). Полученный раствор сернистой кислоты (водный раствор SO2) с содержанием SO2 1,6-2,3% насосом через регулятор уровня в абсорбере № 1 перекачивается в верхнюю часть колонки Стиббенса, заполненную кольцами Рашига размером 50×50×5 и установленную на верхней горловине бака хранения водного раствора SO2.

Непоглощенный газ из абсорбера № 1 поступает под нижнюю колосниковую решетку абсорбера № 2, заполненного насадкой из колец Рашига размером 50×50×5.

Орошение абсорбера № 2 производится раствором моносульфита натрия через верхнюю распределительную решетку по расходометру. Для получения раствора бисульфита (моносульфита) с заданными параметрами по концентрации и величиной рН, на абсорбере предусмотрена рециркуляция по схеме: отстойник абсорбера — верхняя распределительная решетка.

Приготовленный раствор бисульфита (моносульфита) насосом через регулятор уровня в абсорбере № 2 перекачивается в шаровую расходную емкость № 2 в системе регенерации.

Непоглощенный сернистый ангидрид из абсорбера № 2 эксгаустером подается на хвостовую колонку № 1 с плавающей насадкой из полипропиленовых пустотелых шариков диаметром 40-50 мм.

Очищенный от сернистого ангидрида инертный газ после хвостовой колонки № 1 эксгаустером выбрасывается в атмосферу.

Хвостовая колонка № 1 орошается через спрыск, установленный над второй решеткой, раствором моносульфита, подаваемого насосом из промежуточного бака V = 30 м3. Этим же насосом часть раствора моносульфита перекачивается в абсорбер № 2 для приготовления варочного раствора.

Непоглощенный газ из колонки Стиббенса, пары вскипания при вымывке из сцеж и вымывного бассейна поступают под нижние решетки двух параллельно работающих хвостовых колонок с плавающей насадкой. Очищенный от сернистого ангидрида инертный газ после хвостовых колонок № 2 и № 3 эксгаустером выбрасывается в атмосферу.

Хвостовые колонки № 2 и № 3 орошаются содовым раствором из промежуточного бака V = 45м3, подаваемого насосами через спрыски на вторую решетку колонок. Промежуточный бак V = 45м3 последовательно нижним переливом соединен с баком раствора моносульфита V = 30м3.

Концентрация сернистого ангидрида в хвостовых выбросах в атмосферу не должна превышать:

  • 1-я колонка — 20,0 мг/м3
  • 2-я колонка — 18,6 мг/м3
  • 3-я колонка — 18,6 мг/м3

Во избежание возгонки серы в значительном объеме пускатели электродвигателей эксгаустеров, серных насосов, насосов оборотной воды и воздуходувок заблокированы.

Варочный отдел

Назначение варочного отдела — сварить древесную технологическую щепу в растворе варочной жидкости при заданной температуре и давлении в варочном котле и получить небеленую целлюлозу.

Химизм процесса.

Задачей варки является делигнификация древесины. Бисульфит — сульфоритная варка проводится в две ступени: 1 ступень — варка в растворе бисульфита, моносульфита, имеющим рН = 4,5-10,0; 2 ступень — варка в растворе сернистой кислоты (в водном растворе SO2), имеющим рН = 1,6-1,8.

Основной задачей варки в 1 ступени является пропитка щепы раствором бисульфита (моносульфита) натрия при давлении и заданной технологическим режимом температуре, что способствует ускорению реакции сульфонирования лигнина. Вследствие более низкой концентрации водородных ионов реакция сульфонирования происходит медленнее, чем при обычной сульфитной варке. Процесс сульфонирования не оказывает влияния на рН варочной жидкости, т.к. на каждый ион Н-О3, образующий кислую сульфогруппу в лигнине, имеется катион основания, который нейтрализует эту группу, образуя соль лигносульфоновой кислоты.

Задачей варки во 2 ступени является процесс гидролиза сульфонированного лигнина в растворе сернистой кислоты (водном растворе SO2).

Принцип технологического процесса двухступенчатой бисульфит — сульфитной варки целлюлозы позволяет использовать все преимущества, которые дает бисульфитная варка в области рН, благоприятствующей сульфонированию и препятствующей конденсации и фенолированию лигнина, но одновременно позволяет избежать ее недостаток — замедление растворения лигнина во второй ступени варки.

Использование раствора бисульфита (моносульфита) в первой ступени варки позволяет перерабатывать любой вид древесного сырья, т.к. содержащиеся в ядровой древесине сосны, лиственницы и некоторых других хвойных пород вредные фенольные вещества в условиях пропитки в растворе бисульфита (моносульфита) не проявляют тормозящего действия реакции сульфонирования.

№ п/п

Наименование операции

Продолжительность (час-мин)

Режим №1                 Режим №2

1

Загрузка котла щепой

1 - 00

1 - 00

2

Пропарка щепы с вакуумизацией

0 - 20

0 - 20

3

Закачка свежего и отработанного растворов бисульфита (перепуска)

0 - 50

0 - 50

4

Вырабатывание температуры и растворов бисульфита в котле

0 - 30

5

Подъем температуры до 140 - 150 оС

1 - 30 ± 10

6

Стоянка при 140 - 150 оС

1 - 10

7

Перепуск отработанного бисульфита из котла

0 - 50

0 - 50

8

Закачка водного раствора SO2 в котел

0 - 20

9

Подъем температуры до 135 - 140оС

1 - 10±10

10

Стоянка при 135 - 140 оС

0 - 40

11

Сход газа

1 - 00

12

Отбор щелока 1 ст.

0 - 50

13

Отбор щелока 2 ст.

0 - 40

14

Вымывка

0 - 30

15

Оборот котла

11 - 30

График варки

Загрузка варочных котлов щепой производится из бункеров-накопителей ДПЦ-1 через систему ленточных транспортеров и пересыпных устройств-автосцел.

После вымывки и технического осмотра котла над его верхней горловиной устанавливается загрузочная воронка, пускается последовательно система ленточных транспортеров и через пересыпное устройство начинается загрузка котла щепой.

Через 5 минут после начала загрузки котел через циркуляционную сетку подключается к вакуум-насосу вентиле, и открывается пар на стационарный уплотнитель Балкова. Уплотнение щепы при загрузке производится через регулятор давления (0,7 МПа) до окончания загрузки, т.е. появление неподвижной щепы в загрузочной воронке.

По окончании загрузки тщательно очищается фланец верхней горловины, блокирующее кольцо и сегменты от опила и щепы. Включается гидроагрегат, и с помощью гидроцилиндров крышка закрывается.

После закрытия крышки в котел через уплотнитель вновь открывается пар, и в течение 20 минут производится пропарка щепы в котел с вакуумизацией.

После окончания пропарки и вакуумизации на котле закрывается вентиль № 5 и открывается вентиль № 6 для подачи в котел отработанного раствора бисульфита (перепуска) из предыдущего по графику варки котла. Через 10 минут после начала закачки отработанного раствора бисульфита через среднюю (циркуляционную) сетку открывается вентиль № 6 подачи отработанного раствора бисульфита через сетку, установленную в нижнем конусе (нижняя перепускная сетка).

Одновременно с подачей отработанного раствора бисульфита через нижнюю перепускную сетку в котел через вентиль № 3а производится закачка свежего раствора бисульфита из регенерационной емкости № 2. Количество свежего раствора контролируется расходометром и зависит от крепости раствора по содержанию всего SO2, рН раствора и установленного режима варки и составляет 20-35 м3.

Образующиеся при закачке пары вскипания из котла по прокачаному трубопроводу через вентиль № 5а отводятся в межтрубное пространство кожухотрубчатого теплообменника, в трубную часть которого насосом из регенерационной емкости № 2 прокачивается свежий раствор бисульфита.

Свежий раствор бисульфита после теплообменника через вентиль вновь возвращается в регенерационную емкость № 2. При закачке свежего раствора бисульфита в варочные котлы вентиль на регенерационную емкость № 2 закрывается, и открывается вентиль на котел.

После окончания закачки растворов бисульфита в котел пускается в работу насос циркуляции без подачи пара в котел. В течение 30 минут производится выравнивание температуры и содержание химикатов в варочной жидкости в объеме котла.

Через 30 минут после пуска в работу насоса циркуляции в котел открывается подача пара — обогрев содержимого котла острым паром Р = 0,95 МП±0,05 МПа и Т=270 оС±10 оС. Скорость нагрева не более 1,5 оС в минуту. Продолжительность подъема температуры до 140-150 оС 1 час 30 минут ± 10 минут.

При достижении в котле давления равного 0,8 МПа, котел вентилем № 9а подключается к регулятору сдувок избыточного давления в первой ступени варки. Избыточные сдувки после регулятора направлены в кожухотрубчатый теплообменник по трубопроводу прокачки.

Образующаяся в теплообменнике в результате конденсации паров вскипания при закачке и избыточных паров после регулятора давления жидкость отводится в вымывной бассейн, а охлажденная газовая смесь — на хвостовые колонки № 2 и 3 кислотного отдела.

При достижении в котле температуры 140-150 оС, величина которой зависит от исходной крепости и рН раствора бисульфита на варку, подача пара в котел прекращается, и котел отключается от регулятора давления. Котел стоит на пропитке.

После окончания пропитки на котле закрываются вентили № 1 и № 4, останавливается насос циркуляции и открывается вентиль № 6 для отбора отработанного раствора бисульфита из котла через среднюю сетку, а через 10 минут открывается вентиль № 5б отбора раствора через нижнюю сетку.

Через 35-40 минут после начала отбора отработанного раствора бисульфита из котла вентиль № 6 закрывается, открываются для освобождения трубопроводов системы циркуляции от раствора бисульфита вентили № 1 и № 4, и отбор продолжается через вентиль № 6б. Для полного вытеснения отработанного раствора бисульфита в котел одновременно с закрытием вентиля № 5 открывается подача пара через уплотнитель.

Контроль за количеством отбираемого отработанного раствора бисульфита осуществляется по уровнемеру в котел, а также по наличию жидкости в трубопроводе перепуска из нижнего конуса котла.

Отбор отработанного раствора бисульфита после 1 ступени варки является одной из важнейших технологических операций, т.к. полнота отбора в прямой зависимости оказывает влияние на качество крепкого щелока и его дальнейшую биохимическую переработку.

После окончания отбора отработанного раствора бисульфита через вентиль № 3 по расходометру из расходной емкости № 4 системы регенерации в котел насосом № 63-64 закачивается водный раствор SO2 крепостью 4,0-4,5%. Вентиль № 5а на трубопровод прокачки должен быть закрыт.

После закачки водного раствора SO2 в количестве 90-100 м3 пускается насос циркуляции с одновременной подачей пара в котел на варку. При наличии в системе давления избыточных сдувок не менее 0,65 МПа или при достижении в котле давления 0,7 МПа котел вентилем № 9 подключается к регулятору давления во второй ступени варки.

При нагреве содержимого котла до температуры 136-140 оС котел отключается от регулятора давления, прекращается подача пара в котел. Котел находится в стадии доварки.

Окончание доварки определяется по щелоку, т.е. содержанию в нем свободного и связанного SO2, а также по субъективным показателям: цвету, запаху щелока и сопоставлением его проб с модельными щелоками.

После окончания доварки останавливается насос циркуляции, закрываются вентили № 1 и № 4, и котел подключается к трубопроводу хвостовых сдувок высокого давления. Продолжительность сдувки 30 мин. (до достижения в котле избыточного давления 0,35-0,4 МПа), после чего котел переключается к трубопроводу хвостовых сдувок низкого давления.

При достижении в котле избыточного давления 0,18-0,2 МПа через 30 мин. после начала хвостовой сдувки низкого давления из котла закрываются, включается насос № 5, 6 и в котел через верхнюю сдувочную сетку заканчивается средний щелок для вытеснения из котла крепкого щелока.

После заполнения свободного объема котла средним щелоком открывается вентиль № 11, и крепкий щелок из котла под избыточным давлением, создаваемым насосом № 5, 6 через среднюю циркуляционную сетку вытесняется циклон-сепаратор, где происходит интенсивное отделение парогазовой смеси из крепкого щелока. Вытесненный крепкий щелок после циклона из буферной емкости = 500 м3 насосом № 3, 4 перекачивается на узел сблагораживания.

При достижении температуры отбираемого крепкого щелока равной 95-100 оС вентиль подачи среднего щелока в котел закрывается, останавливается насос № 5, 6 и открывается вентиль № 10 подачи слабого щелока в нижнюю горловину котла от насоса № 51, 52. Продолжается отбор крепкого щелока из нижнего конуса котла до температуры 95-100 оС. Общая продолжительность отбора крепкого щелока из котла 50-60 мин.

После окончания отбора крепкого щелока из котла вентиль № 11 закрывается, открывается вентиль № 6а, и начинается отбор среднего щелока из нижнего конуса котла до температуры 60-70 оС. Вытеснение среднего щелока производится также через циклон-сепаратор. При достижении температуры 60-70 оС отбираемого среднего щелока вентиль № 10 закрывается, открывается вентиль № 2 подачи слабого щелока через систему циркуляции в верхнюю часть котла. Продолжается отбор среднего щелока из котла. Продолжительность отбора зависит от уровня в баке среднего щелока — не менее половины объема, а также его температуры и составляет 40-60 минут.

Образующаяся в циклонах-сепараторах парогазовая смесь через последовательно установленные кожухотрубчатые тплообменники и через поглотительную колонку, установленную на баке хранения водного раствора сернистого ангидрида эксгаустером № 24, 25 транспортируется на две параллельно работающие поглотительные колонки № 2 и 3.

Для охлаждения парогазовой смеси в трубное пространство кожухотрубчатых теплообменников насосом № 46, 47 через регулятор температуры подается речная вода по принципу противотока. Нагретая в теплообменниках вода поступает в бак теплой воды и используется для промывки целлюлозы в сцежах.

Образующийся в теплообменниках кислый конденсат отводится в бак-сборник, откуда насосом № 44, 45 перекачивается в бак хранения водного раствора сернистого ангидрида.

После окончания отбора среднего щелока из котла производится вымывка целлюлозной массы из котла.

Вымывка целлюлозной массы производится медленным открытием шарового вентиля Ду 400 на нижней горловине котла с первоначальной установкой задания на позиционере не более 0,4 атм. Одновременно с началом вымывки в нижнюю горловину котла через вентиль № 10 подается оборотный щелок от насосов № 51-52.

При появлении разряжения в котле шаровой вентиль на вымывном патрубке закрывается, и после снятия разряжения в котле путем подачи оборотного щелока в верхнюю часть котла от насосов № 1-2 открывается верхняя крышка на котле.

После открытия крышки на верхней горловине котла вновь открывается шаровой вентиль на вымывном патрубке, и из котла домывается сваренная целлюлоза. Во избежание обсыхания целлюлозы в котел на 2-3 минуты через вентиль № 2 закачивается оборотный щелок от насоса № 1.

После окончания вымывки сваренной целлюлозы из котла, вентиль № 10 закрывается, открываются вентили № 1 и № 4 для освобождения от оборотного щелока трубопроводов системы циркуляции. Через 1-2 минуты вентили № 1 и № 4 закрываются, закрывается вентиль на вымывном патрубке, и дается разрешение на загрузку котла щепой.

Регенерация SO2 и тепла сдувок

Назначение отдела — приготовление варочных растворов для обеих ступеней варки за счет поглощения избыточного SO2 и тепла сдувок из варочных котлов в процессе варки целлюлозы.

Водный раствор SO2 из баков хранения насосом № 67, 33 через эдуктор № 1, к которому из варочных котлов подведены хвостовые сдувки низкого давления, заканчивается в нижнюю часть регенерационной емкости № 1. Давление на верхней горловине емкости поддерживается в пределах 0,08-0,1 МПа, избыточное давление через регулятор удаляется в бак хранения водного раствора SO2.

Из регенерационной емкости № 1 и верхнего перелива насосом № 68, 33 через эдуктор № 2, к которому из варочных котлов подведены хвостовые сдувки высокого давления, водный раствор SO2 закачивается в регенерационную емкость № 3. Давление на верхней горловине емкости поддерживается в пределах 0,25-0,3 МПа, избыточное давление через регулятор отводится в нижнюю часть регенерационной емкости № 1.

Из регенерационной емкости № 3 насосом № 75, 76 через эдуктор № 3, к которому подведены избыточные сдувки после регулятора давления в варочных котлах во второй ступени варки, водный раствор закачивается в регенерационную емкость № 4. Давление на верхней горловине поддерживается в пределах 0,4-0,45 МПа, избыточное давление через регулятор отводится в нижнюю часть регенерационной емкости № 3.

После эдуктора № 3 водный раствор SO2 перед поступлением в регенерационную емкость № 4 подогревается до температуры 70-80оС в кожухотрубчатом теплообменнике площадью 120м2. Подогрев производится технологическим паром через регулятор температуры.

Технологический пар подается в теплообменник через инжектор, где увлажняется за счет паров вскипания из конденсатоотводчика.

Сконденсировавший в теплообменнике пар отводится в конденсатоотводчик, откуда через регулятор уровня насосами № 77, 78 откачивается в бак теплой воды.

Из регенерационной емкости № 4 насосами № 53, 54 водный раствор через расходометр закачивается в варочные котлы.

При достижении уровня в регенерационной емкости № 4, заданного технологическим режимом, система регенерации переключается с закачки на рециркуляцию в следующей последовательности: открываются вентили № 42, 32, 12 с одновременным закрытием вентилей № 42, 32, 12 с одновременным закрытием вентилей № 41, 31, 11; перевод на закачку системы регенерации переводится путем управления вентилями в обратной последовательности.

Раствор бисульфита (моносульфита) натрия из кислотного отдела заканчивается в шаровую регенерационную цистерну № 2.

Из цистерны № 2 насосом № 73, 74 при закрытом вентиле № 21 закачивается в варочные котлы.

Поделиться:

Оставьте заявку на подбор оборудования и расчет стоимости
Мы перезвоним вам в течение одного рабочего часа и проконсультируем
Узнать цену
Получить прайс лист