20. Состав и некоторые физико-химические свойства черного щелока.

При варке древесной щепы органич-е в-ва (Л., ГЦ, ЭВ) растворяются в варочном растворе и вместе с мин-ми компонентами вар-го щелока образуют отработанный вар-й р-р – черный щелок.

При промывке ц. черный щелок отделяется в виде водного раствора с конц-й сухих в-в 14-18 % в завис-ти от выхода ц. и эффективности промывки, причем орг-е в-ва составляют 60-70 % от сухих в-в щелока. Главной целью выпарки явл-ся увел-е конц-и сухих в-в в щелоке путем испарения воды до конц-и, позволяющей производить сжигание щелока в СРК. В наст-е время конц-и сухих в-в в упар-м ЧЩ должны составлять не < 75-80%.

Gсух = Gорг + Gмин;Gорг = Gдр – 880 =880*100/52 – 880 = 812 кг/т;Gмин = (Gдр*a/100)*1,5 = (1692*17/100)*1,5= 431 кг/т ,Где а – расход АЩ(активной щелочи), %

1,5 – коэф-т пересчета Na₂O в соб-е ед.

Gсух = 812+431=1243 кг/т;Сс.в. = Gсух/Vобщ = 1243/4,53 = 274 кг/м³;Vисп = Vо + F,Где F – фактор разбавления, м³/т в.с.ц. F = 1,0 – 3,0 м³/т. Vисп = 4,53 + 3,0 = 7,53 м³/т

Количество щелока на упаривание, столько же необходимо подать воды на промывку.

Потери сухих в-в при промывке около 10 %

Сс.в. = 1243*0,9/7,53 = 149 кг/м³ ( в этом щелоке)

К основным св-вам ЧЩ относят плотность, вязкость, t кип-я, поверхн-е нат-е, теплоемкость.

Плотность измеряется ареометром и зависит при данной t от конц-и сухих в-в. М/у массовой долей сухих в-в в щелоке, их конц-ей и плотностью сущ-ет завис-ть:

А = С/(10*ρ), %,Где А – массовая доля сухих в-в, %

С – конц-я сухих в-в, г/л; ρ – плотность щелока, г/см³

ρ_t = ρ_a – 0.052(t_t - t_a), где ρ_t – плотность щелока при другой t

ρ_a - плотность щелока при t = t_а

Щелок при конц-и сухих в-в 16% имеет плотность 1,5 г/см³

Вязкость явл-ся функцией конц-и и t. Зависит от породы древесины, способа варки, усл-й термич-й обработки. Вязкость ув-ся с увел-ем конц-и сухих в-в и ум-ся при увел-и t. Она не должна быть выше 300-500 спз, т.к. при более высокой вязкости возникают трудности с перекакой. Если щелок хранится при атмосф-м давл-и, то его максимальная конц-я может достигать 70-75% при t щелока 115 град. Если упар-й щелок хран-ся в емкости под давлением, то его конечная конц-я может быть 85%, t = 150 град

Тепловая обработка щелока при t = 180 град в теч-и 30 мин может ум-ть вязкость за счет разрушения больших орг-х молекул.

t кип-я. Жидкость, в кот-й растворены орг-е и мин-е в-ва будет иметь более высокую t кип-я по ср-ю с t кип-я воды. Эта разница в t – х кип-я явл-ся специфической для каждого вида ЧЩ и зависит от количества и состава раств-х орг-х в-в.

ρ= 1,09 г/см³ 1,18 1,38

t _кип= 104˚С 106 110

Поверхностное натяжение

Обусл. сост-е орг-х в-в. Низкое пов-е натяж-е будет увеличивать способность щелока к пенообразованию. Пов-е нат-е ув-ся с ув-ем конц-и сухих в-в и ум-ся с ув-ем температуры. Пенообр-е явл-ся проблемой для вып-х апп-в, работающих на слабом щелоке. Чтобы избежать пенообр-я конц-ю питательного щелока ув-ют путем возвращ-я части упар-го щелока в расходные баки вып-й стации. Т. к. СФА мыло сильно снижает пов-е нат-е, оно должно быть обязат-но удалено перед выпаркой.

Теплоемкость щелока – отношение количества тепла, передаваемого телу в процессе, к соотв-му измен-ю темпер-ры. Зависит от сод-я сухих в-в. При ув-и их сод-я теплоемкость снижается.

Ур-е Коба – СоренсенаС = (0,98 – 0,0052*в)*4,19 кДж/кг*˚С

в – конц-я сухих в-в, %.

2) Подготовка ЧЩ к выпарке.1. Отделение мелкого волокна.

2. Съем сырого СФА мыла.3. Окисление ЧЩ.

ЧЩ сод-т 60-100 мг/л мелкого волокна, кот-е может стать причиной вып-я осадков на греющих трубах вып-х апп-в. Для уменьшения концентрации мелкого волокна до 10-15 мг/л ЧЩ фильтруют на специальном фильтре.

СФА мыло ум-ет пов-е натяжение и вызывает сильное пенообразование при выпарке, что нарушает режим работы выпарной станции. Мыло вызывает отложение осадков на пов-ти труб. Выделение мыла из щелока основано на коллоидно-химическом эффекте высаливания. Скорость и полнота процесса зависит от t и конц-и сухих в-в в щелоке. Для ум-я t ЧЩ, пост-й в баки, охлаждают в пластинчатых теплообменниках.

С_св,% 10 20 38

τ_{отстаив-я}, ч 48 12 1

На практике отстаивание мыла производится в расходных баках вап-й станции, куда направляется ЧЩ, предварительно укрепленный добавкой упар-го щелока до конц-и сухих в-в 20-22%., где в_н - нач-я конц-я щелока; в_к – конечная конц-я; в – конц-я щелока в упаренном щелоке; G – кол-во щелока, пост-го на выпарку; G₁ – кол-во упар-го щелока. в = 20%; в_к = 55%; в_н = 15%. Gсух = 1119кг (1243*0,9). х = G = 1119*100/15 = 7460кг. G₁ = 7460*((20-15)/(55-20))=1066кг

После отстаивания в теч-и 10-12 часов снимается 70% от общего количества мыла. Выделение из частично упаренного щелока (Сс.в. =32-35%) осущ-ся на плоских мылоотделителях в выпарном цехе. Кол-во снимаемого мыла при переработке сосны достигает 130 кг/т, ели- ниже.

Окисление ЧЩ

При выпарке ЧЩ сульфид натрия, содержащийся в нем, подвергается гидролизу с образованием сероводорода, удаляемого из выпарной станции вместе с соковым паром, что ведет к потерям серы в интервале 15-20 кг/т в зависимости от сульфидности щелока. Для сокращения потерь серы рекомендуется окислять сульфит натрия в более стабильное соединение тиосульфат(окисление кислородом воздуха) 2Na₂S + O₂ +H₂O = Na₂S₂O₃ + 2NaOH + Q

При таком окислении летучие метилсернистые соединения(ММН) окисляются до диметилдисульфида. Чаще используют установки пленочного типа. Расход воздуха(теор-й) на окисление сульфида и метилсернистых соединений 5-15 м³ возд/м³ щелока. На практике для достижения степени окисления 95% используют десятикратный расход от теоретического.

Схема

1,2 – окислительные башни 1 и 2 ступени; 3 – бак окисленного щелока; 4 – сборная камера; 5 – газопромывная башня.

Окислителем служит воздух. Окислительная установка состоит из двух секционных башен прямоугольного сечения, заполненных насадкой из набранных в пакеты асбоцементных плит. Щелок из промывного отдела, отфильтрованный и укрепленный до конц-и сухих в-в 20-22%, подается в верхнюю часть башни первой ступени ок-я через систему форсунок и в виде тонкой пленки стекает в бак полуокисленного щелока. Воздух нагнетается вентилятором в верхнюю часть башни и движется в промежутках между пластинами прямотоком по отношению к щелоку. Полуокисленный щелок из левой половины бака перекачивается в башню второй ступени окисления, а отработанный воздух и пары отводятся по каналу между секциями в газопромывную башню, орошаемую фильтратом(хлорсодержащим).