Общая схема очистки целлюлозы

Целлюлоза поступает в очистной отдел после промывки, т. е. после отделения от нее отработанного варочного щелока. Естест­венно, что полностью отделить отработанный щелок от целлюлоз­ной массы невозможно, поэтому промытая масса содержит в раз­бавленном виде примерно от 2 до 10% органических и минераль­ных веществ, содержавшихся в щелоке после варки. Эти вещества представляют собой загрязнения, находящиеся в массе в полностью растворенном виде.

Задача процесса очистки заключается в том, чтобы возможно полнее освободить целлюлозную массу от сопровождаю­щих ее после варки и промывки нежелательных включений и за­грязнений. Для этого используются главным образом механиче­ские процессы фракционирования и сортирования на ситах, в не­которой степени процессы осаждения и гидродинамического раз­деления с использованием центробежной силы и сравнительно очень редко химические процессы обработки массы с целью рас­творения смолы и обесцвечивания мелкого сора.

Очистную аппаратуру масса проходит в виде суспензии, со­провождаемой значительными количествами воды. Например, при прохождении стадий грубого и тонкого сортирования массу раз­бавляют до 1 % и ниже, т. е. на каждую тонну абсолютно сухой целлюлозы в суспензии находится 100 м³ воды и более. Вследст­вие необходимости экономии энергии и водных ресурсов, а также из экологических соображений современные предприятия стре­мятся до минимума сокращать расход свежей воды в очистных отделах, прибегая к системам замкнутого оборотного водоснабжения. Другим современным направлениям совер­шенствования технологии очистки целлюлозы является переход к работе очистных систем на массе «средней», а по существу вы­сокой концентрации (8—15%). В настоящее же время боль­шинство действующих предприятий придерживается обычных ме­тодов работы па низкой концентрации массы в очистных отделах, позволяющих наиболее удобно и просто осуществлять отделение непровара, тонкого сора и минеральных примесей.

Промытая масса, подлежащая очистке, собирается в массных бассейнах, рассчитанных на пребывание в них массы при концентрации 10—12% в течение нескольких часов. При опорожнении варочных котлов выдувкой и промывке на барабанных фильтрах или и другой современной аппаратуре нормально проваренная целлю­лоза оказывается хорошо сепарированной на волокна и после необ­ходимого разбавления оборотной водой может непосредственно направляться на очистку.

Если промытая целлюлоза в значительной степени сохраняет форму щепы, то она требует предварительного сепариро­вания перед очисткой. Следовательно, в подобных случаях в об­щую схему очистки включается сепарирование массы в качестве необходимой предварительной стадии. Предварительное сепариро­вание массы перед очисткой приходится предусматривать, например, в случае производства целлюлозы высокого выхода, в частности сульфатной целлюлозы, используемой для выработки тарного кар­тона. Иногда при производстве целлюлозы высокого выхода ста­дия сепарирования приобретает характер предварительного раз­мола, такого же, как в производстве полуцеллюлозы, где предва­рительный размол после варки является обязательным.

Без учета предварительного сепарирования или размола мас­сы, типовая схема очистки целлюлозы складывается из следующих операций: грубого сортирования, имеющего целью от­деление сучков и непровара; тонкого сортирования, при котором отделяется костра (третий сорт); отделения минеральных загряз­нений и «точечного» сора на вихревых очистителях; сгущения от­сортированной массы; хранения отсортированной массы; исполь­зования оборотной воды. При производстве целлюлозы для хими­ческой переработки к этим операциям добавляется еще фракцио­нирование целлюлозы с отделением мелкого волокна.

Помимо этих основных операций, в очистном отделе предусмат­ривается переработка отходов грубого и тонкого сортирования, состоящая из предварительного размола сучков и непровара, сортирования грубой массы, сгущения и хранения массы, которая чаще всего используется для выработки картона или оберточной бумаги на том же предприятии [1].

 

2.2 ГРУБОЕ СОРТИРОВАНИЕ

 

Вибрационные сучколовители

Аппараты для отделения от целлюлозной массы грубого непро­вара и сучков получили название сучколовителей.

Применяемые сучколовители по конструк­ции можно разделить на три группы: вибрационные, центробежные и прочие (с плоской сеткой и другие типы).

На рис. 1 изображена схема устройства вибрационного сучколовителя типа Джонсена. Рабочая часть сучколовителя пред­ставляет собой корытообразный ковш из нержавеющей стали, днище которого снабжено отверстиями диаметром 6 мм. Ковш, разделенный продольной перегородкой на две половины, подвешен на четырех стальных пружинах, укрепленных на мощных кронш­тейнах. Через боковые стенки ковша пропущен горизонтальный вал, на выступающий конец которого насажен вибратор в виде диска с четырьмя гнездами. Вал через гибкую муфту получает привод от электродвигателя и вращается с частотой 1450 мин^-1. Для создания вибрации в два из четырех гнезд вибратора закла­дываются грузы, что приводит к нарушению балансировки и со­общает ковшу вибрирующие колебания, частота которых равна частоте вращения вала. Сортируемая масса концентрацией 2—3% подается по трубе в верхний конец ковша; хорошее волокно, по­буждаемое вибрацией, проходит через отверстие в днище и попа­дает в приемную ванну, выполненную из железобетона, или металлическую, а сучки после промывки их водой из спры­ска сваливаются с выходного конца ковша в сборный желоб.

Амплитуда колебаний сита составляет 2,2 мм. Срок службы пружин, по опыту отечественных предприятий, до 1 года.

 

Рис. 1. Вибрационный сучколовитель СД типа Джонсена:

1 — несортированная масса; 2 — ковш; 3 — сито; 4 — пружины; 5 — вибраци­онный вал; 6 — выход сортированной массы; 7 —щит для регулирования уровня; 8 — желоб для сучков; 9 — спрыски; 10 — ванна

 

Удельный расход электроэнергии составляет 0,5—0,7 кВт-ч/т целлюлозы. Качество сортирования вполне удовлетворительно, ины­ми словами, сучки и непровар практически не проскакивают в от­сортированную массу, а количество хорошего волокна, сопровож­дающего сучки, очень невелико. Поэтому, если грубое сортирова­ние организуется в две ступени, вибрационные сучколовители уста­навливаются на второй ступени. Вибрационные сучколовители применяют и для грубого сортирования непромытой массы, например перед промывными барабанными фильтрами на сульфатцеллюлозных заводах.Присутствие в массе черного щелока осложняет работу сучколовителей из-за образования стойкой пе­ны, но достаточно частая вибрация, которой подвергаетсяковшсучколовителя, в известной степени разрушает пену. По этой причине вибрационные сучколовители используются в старых схемах, а во вновь проектируемых схемах не устанавливаются. [1]

Центробежные сучколовители

Центробежные сучколовители стали применять срав­нительно недавно. Их конструкция родилась как модификация центробежных сортировок, используемых для тонкого сортирова­ния целлюлозы. Па рис. 2 показана схема устройства центробеж­ного сучколовителя типа Ковен, выпускавшегося отечественным машиностроением под маркой СЦС. Сучколовитель имеет цилиндрический кожух, внутри которого закреплено непо­движное цилиндрическое сито, снабженное круглыми отверстиями диаметром от 6 до 10 мм. По центру кожуха проходит вал, на ко­тором насажен ротор, вращающийся с частотой 150—200 мин^-1. Ротор состоит из лопастей и поперечных перегородок, образующих три последовательные зоны сортирования, соответствующие трем частям сита с различным размером отверстий.

 

Рис. 2. Центробежный сучколовитель типаСЦС:

1 —кожух; 2 —ротор; 3— цилиндрическое сито; 4 — перегородка; 5— передний торец; 6 — задняя крышка; 7 —подача массы; 8 —выход отходов; 9 — подвод разбавительнойводы; 10 — электродвигатель;

Несортированная масса, имеющая концентрацию около 2%, через широкий впуск­ной патрубок в торцевой крышке сучколовителя поступает внутрь ситового барабана, подхватывается лопастями и центробежной си­лой отбрасывается на сито первой зоны сортирования с диаметром отверстий 10 мм. Большая часть хорошего волокна проходит сквозь эти отверстия. Оставшиеся на сите сучки, непровар и часть сепарированного волокна под давлением поступающей массы (15— 35 кПа), продвигаются во второе отделение с диаметром отвер­стий сит 8 мм, где происходит отмывка волокна от отходов спрысковой водой, подаваемой сквозь полый вал. В третьей зоне сорти­рования с диаметром отверстий сит 6 мм сучки промываются окон­чательно, разбавляются водой через верхние спрыски и в сопровождении избытка воды выгружаются через нижний патрубок в задней крышке. Отсортированная масса выводится из кожуха через широкий нижний штуцер. Установленные на роторе кольце­вые перегородки задерживают продвижение сучков по длине, сита, что способствует лучшему отделению от них хорошего волокна. Все детали сучколовителя, соприкасающиеся с массой выполнены из нержавеющей стали. Оптимальной концентрацией массы можно считать 1,8 - 2%: при увеличении или уменьшении концентрации вне этих пределов производительность снижается. Оптимальный расход разбавляющей воды составляет около 15% от количества жидкой массы.

Сучколовители центробежного типа высокопроизводительны, на­дежны в эксплуатации, требуют небольших затрат на ремонт. Удельный расход электроэнергии составляет 2—2,5 кВт-ч/т цел­люлозы, что значительно больше, чем для вибрационных сучко­ловителей. Недостатком является неполная отмывка от сучков хорошего волокна. По этой причине на потоке сучков от центро­бежных сучколовителей обычно устанавливают вибрационные сучколовители, т. е. организуют грубое сортирование в две ступе­ни. Для грубого сортирования непромытой целлюлозы центробеж­ные сучколовители применять нецелесообразно, в особенности если отделяемые сучки, содержащие большое количество хорошего во­локна, возвращаются на повторную варку [1].

Из-за указанных недостатков вибрационные и центробеж­ные сучколовители в новых схемах практически не используют.

В последнее время все чаще для грубого сортирования небеленой целлюлозы применяют сортировки давления (см. ниже) и из-за их технологичности (низкое пенообразования) и экономичности.

 

2.3 ТОНКОЕ СОРТИРОВАНИЕ