Способ варки технологической щепы в производстве целлюлозы Российский патент 2018 года по МПК D21C3/02 

Изобретение относится к области производства целлюлозы.

Известен способ /Непенин Н.Н. Технология целлюлозы, Т.2.М., «Лесная промышленность» 1976. с. 6, 7, 165, 181, 182/ варки технологической щепы. Суть способа заключается в том, что древесную технологическую щепу подвергают тепловой обработке белым щелоком (натриевый каустический раствор, дополнительно содержащим соли сульфида, карбоната и сульфата натрия) при температуре 150-170°С. Этот процесс ведут в непрерывно действующих варочных установках типа Камюр. В результате органическая часть технологической щепы (лигнин, его соединения и некоторые другие формы органических соединений) переходят в раствор. Приготовление реакционной смеси ведут в варочном котле путем подачи в него технологической щепы и белого щелока по двух поточной схеме. Технологическую щепу транспортируют небольшим количеством черного щелока через шнековый питатель, белый щелок - центробежным насосом. Перед входом в варочный котел через циркуляционные сита отбирают черный щелок, теплотой которого нагревают белый щелок в нижнем циркуляционном подогревателе варочного котла. Далее нагрев белого щелока до реакционной температуры ведут во втором циркуляционном подогревателе паром с ТЭЦ.

К недостаткам описываемого способа следует отнести:

- образование зависания щепы («мостов») в котле. Наиболее частой причиной является присос полу-проваренной щепы к циркуляционным ситам в зоне варки. Когда свод зависшей щепы в котле обрушивается, часть технологической щепы может проскочить варочную зону быстрее, чем положено по регламенту, что приводит к большому количеству непровара в сваренной целлюлозе.

- интенсивное образование накипи (в основном сульфата и карбоната кальция) на трубках подогревателей щелока. В состав накипи могут входить также силикаты кальция. Признаком возникновения накипи на трубках теплообменных аппаратов является падение температуры щелока на линии выхода из подогревателей. Это приводит к перерасходу пара и эксплуатационным осложнениям по очистке трубок от накипи и при обслуживании котла;

- износ роторов питателей. Происходит в результате попадания песка, заносимого щепой. Хороший эффект достигается предварительной промывкой щепы перед подачей ее в варочный котел. Положительно зарекомендовали себя фильтры для удаления песка, устанавливаемые на выносных циркуляционных трубопроводах, подсоединенных к питательной камере высокого давления. Однако, созданный способ не решает проблемы в полном объеме. Причина здесь в том, что износ роторов питателей неизбежен просто в результате трения поверхностей ротора и статора, а также коррозионного действия щелока;

- забивание шлицевых отверстий циркуляционных сит в варочной зоне. Причиной является в результате повышенного содержания в технологической щепе опилок и коры. Высокая интенсивность циркуляции также может служить причиной забивания циркуляционных сит. Забивание циркуляционных сит легко обнаруживается по уменьшению расхода щелока в циркуляционных трубопроводах. В связи с этим приходится останавливать варочный котел для механической прочистки или кисловки циркуляционных сит;

- гидравлические удары в системе верхней циркуляции из-за образования пробок щепы в трубопроводе. Возникновение пробок чаще всего связано с наличием в щепе большого количества крупной фракции или попадания посторонних предметов.

Используемый в настоящее время способ для решения перечисленных задач в производстве целлюлозы не решают проблемы в полном объеме. Встречаются эксплуатационные затруднения для их практической реализации.

Технической задачей является повышение производительности процесса варки, в следствие уменьшения непровара в сваренной целлюлозе, снижение образование накипи, уменьшение трения поверхностей ротора и статора, уменьшение забивания циркуляционных сит, уменьшение образования пробок щепы в трубопроводе за счет образования гидрофобной адгезионной кремнийорганической пленки, при сохранении качества варки целлюлозы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе варки технологической щепы, включающим двухпоточную схему приготовления белого щелока и древесной технологической щепы, подачу волокнистой массы в варочный котел через питатели, циркуляцию волокнистой массы через транспортные трубы, разделение волокнистой массы от раствора через кольцевые сита, нагрев раствора в циркуляционных теплообменниках, причем гидродинамические процессы волокнистых материалов и теплообменные процессы в варочной установке ведут в присутствии полиалкилсиликоната натрия в пределах 5-30 мг Si - О / л раствора белого щелока, где Si - О - количество полиалкилсиликоната натрия (на сухое вещество.).

Существенным отличием заявленного способа является неразрывная совокупность действий, изложенная в формуле изобретения, что позволяет достигнуть технический результат заключающийся в том, что древесную технологическую щепу подвергают тепловой обработке белым щелоком при температуре 150-170°С, в который вводят полиалкилсиликоната натрия, хорошо совмещающихся с щелочными растворами. Гидродинамические процессы волокнистых материалов и теплообменные процессы в варочной установке ведут в присутствии полиалкилсиликоната натрия, в присутсвии которой ослабленная связь накипи или волокнистых материалов с металлической поверхностью через жидкую пленку разрушается и процесс ведут в без инкрустационном режиме. При контакте с металлическими поверхностями, полиалкилсиликоната натрия создает гидрофобную жидкую пленку, которая препятствует образованию накипи на теплообменных поверхностях и отложений в реакционной аппаратуре.

Примеры реализации способа:

Пример 1

В раствор белого щелока с концентрацией абсолютно сухих веществ 10% в количестве 200 м³/ч, поступающего на варку технологической щепы, подают 1 кг/ч (5 мг/л. в пересчете на сухое вещество) полиалкилсиликоната натрия при помощи автодозатора, в непрерывном режиме. Достигаемый эффект - уменьшение непровара, снижение адгезии технологической щепы к металлической поверхности варочного котла и скорость инкрустирования накипью в циркуляционных теплообменниках, уменьшение трения поверхностей ротора и статора, уменьшение забивания циркуляционных сит, уменьшение образования пробок щепы в трубопроводе. Дополнительно, благодаря этому эффекту устраняется «зависание» технологической щепы в варочных котлах, снижаются энергозатраты и расход пара от внешнего источника на варку технологической щепы на 10%.

Пример 2

В раствор белого щелока с концентрацией абсолютно сухих веществ 10% в количестве 200 м3/ч, поступающего на варку технологической щепы, подают 3 кг/ч (15 мг/л. в пересчете на сухое вещество) гидрофобизирующей кремний органической жидкости при помощи автодозатора, в непрерывном режиме. Достигаемый эффект - уменьшение непровара, снижение адгезии технологической щепы к металлической поверхности варочного котла и скорость инкрустирования накипью в циркуляционных теплообменниках, уменьшение трения поверхностей ротора и статора, уменьшение забивания циркуляционных сит, уменьшение образования пробок щепы в трубопроводе. Дополнительно, благодаря этому эффекту устраняется «зависание» технологической щепы в варочных котлах, снижаются энергозатраты, трудоемкость чистки варочных котлов и теплообменников, коррозионный износ роторов питателей, а также расход химикатов и снижение расхода пара от внешнего источника на варку технологической щепы на 15%.

Пример 3

В раствор белого щелока с концентрацией абсолютно сухих веществ 10%) в количестве 200 м3/ч, поступающего на варку технологической щепы, подают 6 кг/ч (30 мг/л. в пересчете на сухое вещество) гидрофобизирующей кремний органической жидкости при помощи автодозатора, в непрерывном режиме. Достигаемый эффект - уменьшение непровара, снижение адгезии технологической щепы к металлической поверхности варочного котла и скорость инкрустирования накипью в циркуляционных теплообменниках, уменьшение трения поверхностей ротора и статора, уменьшение забивания циркуляционных сит, уменьшение образования пробок щепы в трубопроводе. Дополнительно, благодаря этому эффекту устраняется «зависание» технологической щепы в варочных котлах, снижаются энергозатраты, трудоемкость чистки варочных котлов и теплообменников, коррозионный износ роторов питателей, а также расход химикатов. Путем достигаемого эффекта ведения процесса варки технологической щепы увеличивается коэффициент использования оборудования варочной установки на 10% с соответствующим возрастанием производительности и снижением расхода пара от внешнего источника на варку технологической щепы на 20%.

Реализация предлагаемого способа позволяет:

1. Снизить присос полу-проваренной щепы к циркуляционным ситам с образованием «мостов» разрушения. Это объясняется тем, что адгезия технологической щепы к металлу существенно ослаблена.

2. Существенно снизить образование накипи в трубках циркуляционных подогревателей. В связи с этим снижаются затраты водяного пара от внешнего источника, в процесс варки. Решается проблема стабилизации работы циркуляционных теплообменников и реакционной аппаратуры в процессе варки технологической щепы

3. Повысить стойкость роторов питателей. Эффект объясняется образованием гидрофобной пленкой, образующейся на поверхности ротора, что обуславливает снижение трения движущихся поверхностей и повышение коррозионной устойчивости поверхности.

4. Снизить забивку шлицов циркуляционных сит из-за образования на их поверхности гидрофобной жидкой пленки полиалкилсиликоната натрия, что снижает адгезию щепы, волокна и примесей к металлической поверхности. В результате снижается риск остановки варочного котла из-за забивки шлицов.

5. Снизить риск забивки пробками системы циркуляции, что приводит к возникновению гидравлических ударов.

Изобретение относится к области производства целлюлозы. Достигаемый технический результат предлагаемого изобретения заключается введением в белый щелок полиалкилсиликоната натрия, хорошо совмещающегося с щелочными растворами. При контакте с металлическими поверхностями полиалкилсиликонат натрия создает гидрофобную жидкую пленку, которая препятствует образованию накипи на теплообменных поверхностях и отложений в реакционной аппаратуре. При скоростях потока движущейся жидкости подбирают такую концентрацию полиалкилсиликоната натрия, при которой ослабленная связь накипи или волокнистых материалов с металлической поверхностью через жидкую пленку разрушается и процесс ведут в без инкрустационном режиме. Поставленная задача достигается тем, что в способе варки технологической щепы, включающем двухпоточную схему приготовления белого щелока и древесной технологической щепы, подачу волокнистой массы в варочный котел через питатели, циркуляцию волокнистой массы через транспортные трубы, разделение волокнистой массы от раствора через кольцевые сита, нагрев раствора в циркуляционных теплообменниках, гидродинамические процессы волокнистых материалов и теплообменные процессы в варочной установке ведут в присутствии полиалкилсиликоната натрия в пределах 5-30 мг Si-О/л раствора белого щелока, где Si-О - количество полиалкилсиликоната натрия (на сухое вещество). 3 пр.

Способ варки технологической щепы, включающий двухпоточную схему приготовления белого щелока и древесной технологической щепы, подачу волокнистой массы в варочный котел через питатели, циркуляцию волокнистой массы через транспортные трубы, разделение волокнистой массы от раствора через кольцевые сита, нагрев раствора в циркуляционных теплообменниках, отличающийся тем, что гидродинамические процессы волокнистых материалов и теплообменные процессы в варочной установке ведут в присутствии полиалкилсиликоната натрия в пределах 5-30 мг Si-О/л раствора белого щелока, где Si-О - количество полиалкилсиликоната натрия (на сухое вещество).