Рефераты

Курсовая работа: Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действия

Расчет материального баланса ведется на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Материальный баланс загрузки и пропитки

Количество абсолютно-сухой древесины на 1 м котла:

,(1)

где ρ 2 - средняя плотность древесины, кг/м3;

а - степень объемного заполнения котла, пл. м3/м3

 кг/м3.

Выход абсолютно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла:

,(2)

где В - выход целлюлозы из древесины, %;

 кг/м3.

Выход воздушно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла:


(3)

где 0,9 - коэффициент сухости воздушно-сухой целлюлозы;

 кг/м3.

Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла за одну варку:

, (4)

где VK - объем котла, м3;

 кг.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы необходимо загрузить абсолютно-сухой древесины:

,(5)

где 880 - содержание абсолютно-сухого волокна на 1 т целлюлозы, кг;

В - выход целлюлозы из древесины, %;

кг/тв.с.ц.,

или (6)

где ρ 1 - насыпная плотность щепы, кг/м3;

 м3/т,

или ,(7)

где р2 - средняя плотность древесины, кг/м3;

 пл. м3/т в.с.ц.

С древесиной в котел поступает жидкости:

,(8)

где W1 - относительная влажность щепы, %;

 кг Н2О/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, на 1 т в.с.ц. зимой:

,(9)

где т1 - теплоемкость древесины, КДж/кгּ °С, т1=1,34;

т2 - теплоемкость воды, КДж/кгּ°С, т2=4,19;

t1 - температура пропарки, °С;

t2 - температура щепы зимой, °С;

l - энтальпия пара при Р 1,2 МПа;

l' - энтальпия жидкости при t =90 °С;

λ - теплота плавления льда, КДж/кгּ°С, λ =334

 =602,5 кг/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, летом:

,(10)

где t2’- температура щепы летом, °С;

 кг/т.

Количество пара, конденсирующегося в котле (принимаем 90 %),

зимой:

,(11)


 кг/т.

Количество пара, конденсирующего в котле, летом:

,(12)

 кг/т.

Количество пара, уходящего из котла с воздухом в период загрузки котла:

- зимой:

,(13)

 кг/т.

- летом:

,(14)

 кг/т.

Количество жидкости в котле на 1 т в.с.ц.

,(15)

где ГМ - гидромодуль варки, ГМ=4; кг/т.

Необходимо залить черного щелока на пропитку:

-зимой

,(16)

кг/т


-летом

,(17)

 кг/т

или ,(18)

где d2 - плотность черного щелока, подаваемого на пропитку, кг/м3 ;

 м3/т в.с.ц.,

,(19)

 м3/т в.с.ц.

Далее материальный баланс считаем на летние показатели.

Сухих веществ в черном щелоке на пропитку на 1 т в.с.ц.

,(20)

где С2 - концентрация черного щелока, подаваемого на пропитку,%;

 кг/т.

Принимаем, что в сухом остатке органических веществ - 70 %, минеральных веществ - 30 %.

Черный щелок на пропитку содержит:

- минеральных веществ

,(21)

кг/т.

- органических веществ


, (22)

кг/т.

Расчет показателей белого щелока представлен в таблице 2

Таблица 2 - Расчет показателей белого щелока

Компоненты в единицах Na2O, г/л Mr Эквивалентная масса (Э) Расчет
NaOH 40 40 СNaOH=С1(100-S)/100=100(100-25)/100=75 г/л
Na2S 78 39 CNa2S=C1ּS/100=100ּ25/100=25 г/л
Na2CO3 106 53 СNa2CO3=СNaOH(100-K)/K=75(100-85)/85=13,2 г/л г/л
Na2SO4 142 71 CNa2SO4=CNa2S(100-R)/R=25(100-95)/95=1,3 г/л
Всего Na2O

62

i

31 Всего СОЩ=114,5 г/л

Компоненты в собственных единицах, г/л

NaOH=CNaOHּЭNaoH/ЭNa2О=75ּ40/31=96,8 г/л (23)

Na2S=CNa2SּЭNa2S/ЭNa2О=25ּ39/31=31,5 г/л (24)

Na2CO3=CNa2CO3ּЭNa2СО3/ЭNa2O=13,2ּ53/31=22,6 г/л (25)

Na2SO4=CNa2SO4ּЭNa2SО4/ЭNa2О=l,3ּ71/31=3,0 г/л (26)

Всего С°ОЩ=153,9 г/л (27)

Степень активности белого щелока

 (28)

Коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы

 (29)

В минеральном остатке содержится чистого Na2O


 (30)

 кг Na2O/т в.с.ц.

Принимаем выход при пропитке 97,5 %, т.е. растворяется 2,5% органических веществ

, (31)

кг/т.

Тогда органических веществ в щелоке к концу пропитки

 кг/т. (32)

Всего сухих веществ в щелоке к концу пропитки

 кг. (33)

Материальный баланс загрузки и пропитки (летний) представлен в таблице 3

Таблица 3 - Материальный баланс загрузки и пропитки

Вещества Со щепой С черным щелоком От химических реакций Итого На химические реакции Итого К концу пропитки
1 2 3 4 5 6 7 8
Жидкость 1500,2 6151,8 7652 7652
Древесина 1913 1913 47,8 47,8 1865,2
Органические вещества 602,88 47,8 650,68 650,68
Минеральные вещества 258,37 258,37 258,37

Принимаем коэффициент вытеснения равным 0,8, тогда остается черного щелока с пропитки 20 %

,(34)

 кг/т.

Вытеснено жидкости

, (35)

кг/т.

Средняя концентрация сухих веществ в щелоке к концу пропитки:

, (36)

%.

Органических веществ в жидкости с пропитки:

, (37)

кг/т.

Минеральных веществ в жидкости с пропитки

, (38)

 кг/т.

Расход активной щелочи на 1 т в.с.ц., ед. Na2O/т

,(39)


где А - расход активной щелочи, %;

кгNa2O/т.

Объем белого щелока на 1 т в.с.ц.

, (40)

где С1 - концентрация активной щелочи, кг/м3;

 м3/т в.с.ц.,

,(41)

где d1 - плотность белого щелока, кг/м3;

 кг/т.

Необходимо залить горячего черного щелока

, (42)

 кг/т.

Всего Na2O поступает в котел с белым щелоком

,(43)

где K1 - степень активности белого щелока;

 кгNa2O/т.

Количество минеральных веществ в ед. NaOH, пришедших с белым щелоком в котел

,(44)


где К2 - коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы;

 кг/т.

Принимаем, что средняя концентрация сухих веществ в черном щелоке,поступающем на варку равна 18 %.

Содержание сухих веществ в черном щелоке, поступающем на варку

,(45)

кг/т.

Принимаем, что в черном щелоке 30 % минеральных веществ и 70 % органических веществ.

Содержание органических веществ

,(46)

кг/т.

Содержание минеральных веществ

, (47)

 кг/т.

В том числе Na2O

,(48)

кг/т.

С учетом остаточного щелока с пропитки общее содержание сухих веществ:

- органических веществ:


,(49)

 кг/т.

- минеральных веществ

,(50)

 кг/т.

Общее содержание сухих веществ к концу заливки щелоком

,(51)

кг/т.

Материальный баланс заварки и варки

Выход целлюлозы снижается с 97,5 % до 46 %, 51,5 % органических веществ переходит в раствор

,(52)

 кг/т.

В течение варки со сдувками уходит 90 кг пара на 1 т абсолютно-сухой древесины.

В пересчете на 1 т в.с.ц. пара со сдувками уходит из котла

кг/т. (53)

Выход летучих продуктов, уходящих из котла в течение сдувки,

принимаем на 1 т в.с.ц., кг:

скипидар -11;

метанол СН3ОН - 5;

метилмеркаптан CH3SH - 1;

диметилмеркаптан (CH3)2S - 3;

итого органических веществ - 20 кг/т в.с.ц.

К концу варки жидкости в котле остается

,(54)

 кг/т.

Общее содержание сухих веществ в котле к концу варки

,(55)

 кг/т.

Общая концентрация сухих в щелоке к концу варки

, (56)

 %.

Содержание органических веществ в растворе к концу варки

,(57)

.

Концентрация органических веществ к концу варки

,(58)

%.


Содержание минеральных веществ к концу варки

кг/т.

Концентрация минеральных веществ к концу варки

, (59)

%.

Материальный баланс заварки и варки представлен в таблице 4

Таблица 4- Материальный баланс заварки и варки

Веще- Приход Расход
ство, с про- с бе- с чер- варка итог варка сдув итог осталось
кг питки лым ным (хи- (хи- ка в котле
щело- щело- миче- миче-
ком ком ские ские
реак- реак-
ции) ции)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Вода 1530,4 3477,8 2643,8 7652 172,2 172,2 7479,8
Дре- 1865,2 1865,2 985,2 985,2 880
веси-
на
Мине- 51,67 530,2 142,76 724,63 724,63
раль-
ные
веще-
ства
Орга- 130,14 333,12 985,2 1448,46 20 20 1428,46
ниче-
ские
веще-
ства
Всего 11690,3 10512,9

Материальный баланс промывки

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


© 2010 Реферат Live