2.8. Очистка и сушка целлюлозы.

Общая схема очистки целлюлозы.

Целлюлоза поступает в очистной отдел после промывки, т.е. после отделения от нее отработанного варочного щелока. Естественно, что полностью отделить отработанный щелок от целлюлозы невозможно, поэтому промытая масса содержит в разбавленном виде примерно 2-10% органических и минеральных веществ, содержавшихся в щелоке после варки. Эти вещества представляют собой загрязнения, находящиеся в массе в полностью растворенном виде.

Задача процесса очистки заключается в том, чтобы возможно полнее освободить целлюлозную массу от сопровождающих ее после промывки нежелательных включений и загрязнений. Для этого используются процессы фракционирования и сортирования на ситах, процессы осаждения и гидродинамического разделения с использованием центробежной силы и редко химические процессы обработки массы с целью растворения смолы и обесцвечивания мелкого сора.

Типовая схема очистки складывается из следующих операций: грубого сортирования, имеющего целью отделение сучков и непровара; тонкого сортирования, при котором отделяется костра (третий сорт); отделения минеральных загрязнений и «точечного» сора на вихревых очистителях; сгущения отсортированной массы; хранения отсортированной массы; использования оборотной воды. При производстве целлюлозы для химической переработки к этим операциям добавляется еще фракционирование целлюлозы с отделением мелкого волокна.

Помимо этих основных операций, в очистном отделе предусматривается переработка отходов грубого и мелкого сортирования, состоящая из предварительного размола сучков и непровара, сортирования грубой массы, сгущения и хранения массы, которая чаще всего используется для выработки картона или оберточной бумаги на том же предприятии.

Грубое сортирование.

Аппараты для отделения целлюлозной массы грубого непровара и сучков получили название сучколовителей.

Применяемые в настоящее время сучколовители по конструкции модно разделить на три группы:вибрационные, центробежные и прочие.

На рис.21 изображена схема устройства вибрационного сучколовителя типа Джонсена. Рабочая часть сучколовителя представляет собой корытообразный ковш из нержавеющей стали, днище которого снабжено отверстиями диаметром 6 мм, ковш, разделенный продольной перегородкой на две половины, подвешен на четырех стальных пружинах. Через боковые стенки ковша пропущен горизонтальный вал, на выступающий конец которого насажен вибратор в виде диска с четырьмя гнездами. Вал через гибкую

муфту получает привод от электродвигателя и вращается с частотой 1450 мин^.-1. для создания вибрации в два из четырех гнезд вибратора закладывают грузы, что приводит к нарушению балансировки и сообщает ковшу вибрацию. Сортируемая масса подается по трубе в верхний конец ковша; хорошее волокно , побуждаемое вибрацией, проходит через отверстие в днище и попадает в приемную ванну, а сучки после промывки их водой из спрыска сваливаются с выходного конца ковша в сборный желоб. Амплитуда колебаний сита составляет 2,25 мм. Срок службы пружин – до 1 года.

Рис.21 – Вибрационный сучколовитель: 1-несортированная масса; 2-ковш; 3-сито; 4-пружины; 5-вибрационный вал; 6-выход сортированной массы; 7-щит для регулирования уровня; 8-желоб для сучков; 9-спрыски; 10-ванна.

Центробежные сучколовители стали применять сравнительно недавно. Они имеют цилиндрический кожух, внутри которого – неподвижное цилиндрическое сито сотверстиями диаметром 6-10 мм. По центру кожуха проходит вал, на котором насажен ротор. Ротор состоит из лопастей и поперечных перегородок, образующих три последовательные зоны сортирования, соответствующие трем частям сита с разным размером отверстий. Несортированная масса с концентрацией 2% через широкий впускной патрубок в торцевой крышке сучколовителя поступает внутрь ситового барабана, подхватывается лопастями и центробежной силой отбрасывается на сито первой зоны сортирования с диаметром отверстий 10 мм. Большая часть хорошего волокна проходит через эти отверстия. Оставшиеся сучки, непровары продвигаются во второе отделение с диаметром отверстий сит 8 мм, где происходит отмывка волокна от отходов спрысковой водой. В третьей зоне сортирования с диаметром отверстий сит 6 мм сучки промываются окончательно, разбавляются водой и через нижний патрубок выгружаются в задней стенке.

Применяются также сучколовители с подвижным дном и ленточного типа. Но какие бы ни были сучколовители, процесс в любом случае происходит в две стадии: сначала устанавливают высокопроизводительные центробежные сучколовители, а затем вибрационные. Отсортированная целлюлоза с обоих ступеней смешивается и направляется на тонкие сортировки.

Тонкое сортирование.

Процесс очистки целлюлозной массы от тонкого сора путем механического сортирования на перфорированных металлических ситах до последнего времени остается недостаточно изученным и теория его плохо разработана.

Сортирующее сито является фильтрующей решеткой, задерживающей сор размерами больше отверстий сит. Прохождение волокнистой суспензии сквозь сито сопровождается отложением слоя волокон над отверстиями, который образует дополнительную фильтрующую решетку, способную задерживать включения, размеры которых меньше размеров сит. Толщина и плотность волокнистого фильтрующего слоя сильно влияют на процесс.

При организации процесса тонкого сортирования в очистном отделе целлюлозного завода очень важно правильное построение технологической схемы. Дело в том, что ни одна из существующих конструкций сортировок не обеспечивает достаточно полного разделения нормальной массы и мелкого сора. Поэтому тонкое сортирование является многоступенчатым процессом.

Реальные варианты схем сортирования очень многочисленны, в особенности если включать в общую схему также стадию удаления из массы минеральных примесей и «точечного» сора. На рис.22 показано несколько схем тонкого сортирования из числа наиболее часто встречающихся.

Рис.22 – Примеры схем многоступенчатого сортирования:

А – первичные сортировки; Б – вторичные сортировки; В и Г – третичные сортировки.

1 – поступающая масса; 2 – отсортированная масса; 2а – отсортированная масса второго сорта; 3 – отходы.

Сушка целлюлозы.

Из всех известных в технике методов сушки различных материалов в ЦБП нашли практическое применение два: конвективный и контактный.

Конвективная, или воздушная, сушка заключается в том, что поверхность целлюлозного листа с обеих сторон обдувается горячим воздухом (или другим газом), который отдает свое тепло на испарение из целлюлозы влаги и уносит эту влагу в виде водяных паров. Конвективная сушка широко применяется во многих отраслях промышленности.

Контактная сушка, или сушка на нагретой поверхности сушильных цилиндров, обогреваемых изнутри паром, значительно менее распространена и является специфической для ЦБП. При сушке целлюлозы или бумаги в цилиндровой сушильной части пресспата или бумагоделательной машины используются оба упомянутых способа сушки: пока целлюлозное или бумажное полотно переходит с цилиндра на цилиндр и обдувается вентиляционным воздухом, происходит конвективная сушка.

Применяется сушка в сушильных цилиндрах и сушка в воздушных сушилках, к которым можно отнести: сушильные шкафы (горизонтальные и вертикальные), аэрофонтанные сушилки.