Изучение процесса промывки сульфитной целлюлозы в промышленных условиях

УДК

676.054.2

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2015.6.138

Аннотация

В статье приведен анализ нестабильности процессов отбора отработанных сульфитных щелоков после варки на стадии промывки целлюлозы в варочных котлах периодического действия объемом 320 м³. Изучена кинетика промывки сульфитной целлюлозы методом вытеснения в варочных котлах. Показана теоретическая возможность определения констант промывки целлюлозы при высокой температуре и давлении. Для стабилизации и повышения эффективности высокотемпературной промывки целлюлозы необходимо использовать гидрораспределители для промывной жидкости, повышенную температуру вытесняющей жидкости и избыточное давление в котле, превышающее давление при конечной сдувке при варке целлюлозы. На основании кинетики промывки сульфитной целлюлозы сделан вывод о двух периодах промывки: первый протекает во внешнедиффузионной области, второй – во внутридиффузионной области. Для повышения эффективности высокотемпературной промывки целлюлозы в варочных промышленных котлах объемом 320 м³ предложено устанавливать гидрораспределители для промывной жидкости, осуществлять медленную регулируемую закачку промывной жидкости в котел с повышенной температурой. При производстве сульфитной целлюлозы средней жесткости гидравлическое давление в варочном котле необходимо поддерживать в пределах (4,5…6,0)10⁵ Па во время отбора крепкого щелока из котла. Для мягких сульфитных целлюлоз гидравлическое давление в котле снижают до (2,5…3,0)10⁵ Па. Изучение кинетики промывки проведено в варочных котлах, оборудованных гидрораспределителями с регулируемой закачкой промывной жидкости и гидравлическом давлении не более 3,0×10⁵ Па. Щелок в варочных котлах отбирали при повышенной температуре и гидравлическом давлении, что позволило значительно повысить эффективность промывки. Так, концентрация сухих веществ, идущих на выпарку, повысилась на 1…3 %, что позволило снизить энергозатраты на 0,13 Гкал при выработке жидких лигносульфонатов, в два раза уменьшились выбросы диоксида серы в атмосферу, значительно улучшились промстоки от варочно-промывочного цеха по биохимическому и химическому потреблению кислорода.

Сведения об авторах

© М.И. Кравченко, канд. техн. наук., доц.

Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени
С.М. Кирова, Институтский пер., 5, Санкт-Петербург, Россия, 194021; е-mail: tak-mashovaolga@mail.ru

Ключевые слова

процесс промывки целлюлозы, варочный котел, гидрораспределители для промывной жидкости, отработанный щелок, гидравлическое давление, процесс фильтрации, константы промывки, внешняя и внутренняя диффузия, лигносульфонаты, промстоки, энергозатраты, отбелка

Литература

1. Жужиков В.А. Фильтрация. Теория и практика разделения суспензий. М.: Химия, 1980. 400 с.

2. Кравченко М.И., Киприанов А.И. Механизм процесса промывки сульфатной целлюлозы в слое//Целлюлоза. Бумага. Картон. 2000. № 9-10. С. 36–37.

3. Кравченко М.И. Совершенствование процесса промывки целлюлозы в промышленных условиях//Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Лучшее в технологии, оборудовании и экологии при производстве целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов». СПб.: НТО Бумдревпром, 2010.

Поступила 19.01.15

Ссылка на английскую версию:

Study of Sulfite Pulp Washing Process under Industrial Conditions

UDC 676.054.2

Study of Sulfite Pulp Washing Process under Industrial Conditions

M.I. Kravchenko, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

Saint Petersburg State Forest Technical University under name of S.M. Kirov, Institutskiy per., 5, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation; e-mail: takmashovaolga@mail.ru

Instability of spent sulfite liquor extraction processes after the cooking at the stage of pulp washing in batch cooking digesters of 320 m³ capacity was analyzed. Displacement washing kinetics of sulfite pulp in cooking digesters was studied. Theoretical feasibility of washing constants determination at high temperature and pressure was found. For stabilizing high-temperature washing of pulp and enhancing its efficiency it is recommended to install the hydraulic distributors (hydromonitors) of washing liquor, to apply increased temperature of displacement liquor and excess pressure in the digesters that has to be higher than final relief pressure at cooking. The kinetics results enabled to make a conclusion about two-stage washing process, running in the out-diffusion area at the first stage and at the second –
in internal (pore) diffusion zone. The hydraulic distributors of washing liquor are proposed to install to increase high-temperature pulp washing efficiency in industrial cooking digesters of 320 m³ capacity. It is also recommended to provide slow and regulated pumping of washing liquor into a higher-temperature digester. Hydraulic pressure in cooking digester during extraction of strong sulfite liquor out of digester at sulfite pulping for producing middle-hardness pulp should be remained within (4,5…6,0)10⁵ Pa. For soft sulfite pulps hydraulic pressure should be decreased to (2,5…3,0)10⁵ Pa. Pulp washing kinetics was studied for cooking digesters equipped with washing liquor distributors and controlled pumping of washing liquor into digester at hydraulic pressure no more than 3*10⁵ Pa. The liquor extraction in digesters under an elevated temperature and hydraulic pressure enabled improving considerably the washing efficiency in that process. Thus, concentration of evaporation dry solids increased by 1…3 %, which reduced energy consumption by 0.13 Gcal in the liquid lignosulfonate production. Sulfurous anhydride emissions dropped twice. COD and BOD in the effluents from the pulping-and-washing shop significantly improved.

Keywords: pulp washing, cooking digester, washing liquor distributors (hydromonitors), spent liquors, hydraulic pressure, filtration, washing constants, out-diffusion, internal (pore) diffusion, lignosulfonate, effluents, energy consumption, pulp bleaching, pulp hardness.

REFERENCES

1. Zhuzhikov V.A. Fil'tratsiya. Teoriya i praktika razdeleniya suspenziy [Filtration. Theory and Practice of Separating Suspensions]. Moscow, 1980. 400 p.

2. Kravchenko M.I., Kiprianov A.I. Mekhanizm protsessa promyvki sul'fatnoy tsellyulozy v sloe [The Mechanism of the Cleaning Process in the Sulphite Pulp Layer]. Tsellyuloza. Bumaga. Karton [Pulp. Paper. Board], 2000, no. 9–10, pp. 36–37

3. Kravchenko M.I. Sovershenstvovanie protsessa promyvki tsellyulozy v promyshlennykh usloviyakh [Improving the Pulp Washing Process in an Industrial Environment]. Mezhdunar. nauch.-prak. konf. “Luchshee v tekhnologii, oborudovanii i ekologii pri proizvodstve tsellyulozy i drugikh voloknistykh polufabrikatov”. Sb. materialov [Proc. of the Int. Sci. and Practical Conf. “The Best in the Technology, Equipment and Environment in the Production of Cellulose and Other Fibrous Semis]. Saint Petersburg, 2010.

Received on January 19, 2015