Утилизация парогазовых продуктов

Терпентинная сдувка

При периодической варке из котла производят две сдувки: терпентинную во время подъема температуры и конечную для спуска давления перед выдувкой. Если выдувка ведется с полно­го давления, конечная сдувка отсутствует и все продукты, обычно уходящие из котла с конечной сдувкой, оказываются в парах выдувки.

Во время заварки в варочном котле из пор щепы выделяется воздух, а затем образуются летучие продукты: скипидар, метило­вый спирт, метилсернистые соединения и др. Газы создают е котле в соответствии с законом Дальтона дополнительное (пар­циальное) давление, которое суммируется с давлением водяного пара: Р = Р_воды + Р_возд + Р_орг, где Р - общее (суммарное) давление в котле над жидкостью; Р_воды, Р_возд, и Р_орг - парциальные давления соответственно водяного пара, воздуха и паров легкокипящего органических соединений.

Для возможности дальнейшего нагрева содержимого котле излишнее давление сбрасывают через сдувочный вентиль - про­изводят так называемую подъемную или терпентинную сдувку Во время заварки либо сдувку повторяют несколько раз, либо после достижения в котле температуры примерно 130 °С сдувку ведут непрерывно для того, чтобы в щепу успело впитаться больше щелока. При непрерывной сдувке унос жидкости с паро­газовой смесью уменьшается. В результате такой сдувки, продолжающейся до достижения в котле конечной температурь 165...180 °С, в паровом пространстве котла практически не оста­ется посторонних газов и полное давление соответствует парци­альному давлению водяного пара. В процессе сдувки из котла вместе с газами уходит водяного пар. При варке хвойной древесины с большим содержанием тер­пенов удаляется примерно 90 кг пара на 1 т абсолютно сухой древесины.

В состав органической части парогазовой смеси входит ме­танол, скипидар, небольшие количества ацетона, метилсернистых соединений, сероводорода, аммиака. Количество этих веществ зависит от породы древесины (от количества и состав древесной смолы) и от условий сульфатной варки.

При охлаждении сдувочной парогазовой смеси образуется конденсат из двух слоев: верхнего маслянистого скипидарной слоя и нижнего - водного конденсата. Ниже приведены примерные количества органических веществ (в том числе дурнопахнущих) в килограммах на 1 т воздушно-сухой целлюлозы из со­сновой древесины (числитель - в маслянистом слое, знаменатель - в водном конденсате).

Метилмеркаптан (CH₃SH) 0,062/0,06

Диметилсульфид (CH₃SCH₃) 0,927/0,17

Диметилдисульфид (CH₃SSCH₃) 0,103/0,05

Скипидар 0,474/0,92

Тяжелые масла (остаток перегонки) 0,721/-

Метанол (СН₃ОН) - /5,00

Аммиак (NH₃) -/0,18

Как видно, оба слоя в равной степени загрязнены метилсернистыми соединениями.

В процессе терпентинной сдувки парогазовая смесь направ­ляется по сдувочному трубопроводу в утилизационную установ­ку, которая должна обеспечивать улавливание ценных побочных продуктов, уходящих из котла со сдувками, и утилизацию тепла
сдувочных паров и газов. На рисунке 3.15 изображена схема ти­повой сдувочной установки. Сдувки из варочного котла 1 посту­пают в щелокоуловитель 3, где отделяется увлеченный со сдув­ками щелок. Щелокоуловитель представляет собой небольшой стальной резервуар со слегка выпуклым верхним днищем и ко­ническим нижним, рассчитанный на полное рабочее давление в котле 1...1,2 МПа. Объем его составляет 10...15 м³, что доста­точно для накопления щелока от 6...8 варок. Щелок периодиче­ски спускают в баки-мерники варочного отдела и возвращают обратно в котлы. Для лучшего отделения щелока на сдувочных
линиях иногда устанавливают два-три щелокоуловителя по­следовательно.

Рисунок 3.15 - Схема сдувочной ус­тановки: 1 - варочный котел;

2 - сдувочные пары и газы; 3 - щелокоуловитель; 4 - поверхностный кон­денсатор; 5 - несконденсировавшиеся газы; 6 - конденсат; 7 - охлаж­дающая вода; 8 - горячая вода; 9 -флорентина; 10 - скипидар-сырец;

11 - грязный водный конденсат; 12 –щелок

Из щелокоуловителя пары и газы перепускаются в поверх­ностный конденсатор 4, охлаждаемый водой. За счет тепла кон­денсации водяных паров охлаждающая вода нагревается до 60...70 ° С и может быть использована, например, для промывки целлюлозы. Образующийся в конденсаторе сдувочный конденсат отводится в непрерывно действующий отстойник - флорентину 9, в которой происходит разделение маслянистого и водного сло­ев. Флорентина выполняется в виде цилиндрического бака с пло­ским или коническим дном. Подводящая труба от конденсатора опускается достаточно глубоко, примерно до половины высоты флорентины, и сырой скипидар, имеющий плотность около 0,86 г/см ³, всплывает на поверхность. Скипидар с поверхности жид­кости сливается по трубе в приемный бак. Водный конденсат от­водится со дна флорентины по коленчатой сливной трубе 11.

В конденсате, кроме скипидара и воды, оказываются также образующиеся в процессе варки диметилдисульфид, температура кипения которого 112 ° С, и частично диметилсульфид, темпера­тура кипения которого 38 °С. Расход охлаждающей воды пере­менный и зависит от интенсивности сдувки и температуры сду­вочной парогазовой смеси.

Не сконденсировавшиеся в первичном теплообменнике газы (температура конденсации их ниже 50 °С) выбрасываются в ат­мосферу, вызывая неприятный запах. Эти газы содержат метил-меркаптан, диметилсульфид и сероводород. Во избежание загрязнения воздушного бассейна не сконденсировавшиеся газы подвергаются дополнительному охлаждению (конденсации) во второй ступени теплообменников, но для их нормальной работы необходима холодная вода с температурой не выше 15 °С. Улов­ленные дурноцахнущие газы - сульфаны используются для при­дания специфического запаха бытовому газу.

Далее скипидар-сырец идет на установку, где из него выде­ляется сульфатный скипидар. Подскипидарная врда может слу­жить сырьем для получения метилового спирта. Если со сдувочными газами попадает из котла черный щелок, то в подскипидарной воде остается скипидар в виде эмульсии. Подкисляя воду до рН 4,5...5, выделяют из нее эмульгированный скипидар.

Количество отбираемого скипидара-сырца зависит от поро­ды древесины и ее возраста. На 1 т целлюлозы из сосны образу­ется 11...18 л скипидара, из ели - 1...1,2л.

Пары скипидара и сульфанов взрывоопасны и ядовиты, по­этому оборудование для получения конденсатов этих паров раз-полагается в варочном цехе изолированно. При его обслужива­нии необходимо строго соблюдать установленные правила тех­ники безопасности.

Снизить количество потерь щелока, уносимого из котла, можно путем правильного подбора диаметра сдувочного трубо­провода и объема щелокоуловителей (15...22 % от объема котла).