Цель — растворить инкрустирующие вещества древесины щепы (лигнин) в щелочном варочном растворе (смесь гидроксида натрия и сульфата натрия) и максимально сохранить целлюлозу и гемицеллюлозы, чтобы получить массу волокон с оптимальным содержанием остаточного лигнина для последующей менее затратной отбелки целлюлозы. Остаточный лигнин определяется показателем числа Каппа, в нашем случае для хвойной целлюлозы число Каппа 33.
На рисунке ниже представлен цех для непрерывной варки целлюлозы по технологии COMPACT COOKING, представляющий систему двух сосудов. Первый сосуд — пропиточный бункер, второй — варочный котел. Щепу по транспортеру подают в пропиточный бункер. Цель пропитки — вытеснить воздух из щепы, чтобы обеспечить в процессе варки беспрепятственную диффузию варочного раствора в объеме щепки.
Для пропитки щепы по центральной трубе бункера подают смесь охлажденного белого и черного щелока, который поступает из варочного котла. Пропитку осуществляют в мягких условиях при низкой температуре и атмосферном давлении. Потом для удаления воздуха подают горячий щелок и щепу нагревают до 100°C.
Пропаренная и пропитанная щелоком щепа специальным разгрузочным устройством выгружается из бункера и подается в питатель высокого давления, который перемещает щепу из пропиточной камеры (атмосферное давление) во второй сосуд — варочный котел с избыточным давлением.
Щепа транспортируется щелоком с помощью насоса щепы. В варочном котле образуется столб щепы, двигающийся по высоте котла со скоростью 12–15 м/час. В котел подают свежий варочный щелок, называемый белым щелоком, поступающим из цеха каустизации и регенерации извести (ЦКРИ).
Соотношение древесина — раствор (жидкостной модуль) составляет 1:3, или 3 м3 варочного щелока на 1 т абсолютно сухой древесины щепы. Расход гидроксида натрия для хвойной древесины (сосна) составляет 19,5–22% к массе абсолютно сухой древесины. Расход сульфида натрия выражают в единицах сульфидности, которая представляет собой отношение массы сульфида натрия к суммарной массе гидроксида и сульфида натрия (расчет ведут в эквивалентных единицах), выраженное в процентах.
Обычно сульфидность белого щелока поддерживают на уровне 27–30%. Варку проводят при температуре 150–160°С и давлении 0,7–1,2 МПа в течение 4–5 ч. В варочном котле имеются три зоны: верхняя и нижняя варочные зоны, а также зона диффузионной промывки. В верхнем сепараторе варочного котла поступающая щепа отделяется от транспортирующего щелока. Острый пар подают в верхнюю часть варочного котла, что обеспечивает нагрев щепы до требуемой температуры варки и равномерное распределение температуры во всем объеме варочного котла.
Варка протекает по ходу движения столба щепы в котле (прямоточный режим) по всей высоте варочного котла за исключением зоны промывки. Для поддержания требуемой температуры варки и концентрации щелочи по высоте котла в теле корпуса имеются сита, через которые отбирают черный щелок и направляют для нагрева в теплообменники, и уже в нагретый черный щелок, если необходимо, добавляют белый и возвращают в центральную трубу варочного котла, из которой он распределяется по сечению котла от центра к периферии.
Таким образом осуществляют циркуляцию щелока, кратность которой составляет 5–10, т. е. весь щелок, сопровождающий движение столба щепы сверху вниз, проходит через подогреватели-теплообменники 5–10 раз. Промывку сваренной массы в котле осуществляют в его нижней части движением промывной жидкости навстречу столбу массы. В качестве промывной жидкости используют фильтрат от промывки сваренной целлюлозы в промывном диффузоре.
Целлюлоза выгружается из варочного котла с помощью разгрузочного устройства в промывной диффузор под давлением при концентрации массы 10–12%. Из варочного котла отбирают черный щелок в количестве 10 м3/т.
Если понравилась статья просим оценить ее лайком и оставить своё мнение в комментариях! Советуем подписаться, чтобы не пропустить много интересных статей в будущем!
#технологии #наука #оборудование #промышленность #экология #целлюлоза #бумага #сульфатнаяварка