Очистка щелока от мелкого волокна

   Для удаления из щелока мелкого волокна широкое распространение получили барабанные безвентильные фильтры.

   Подлежащий очистке щелок подается в ванну фильтра, волокна осаждаются на сетке, а отфильтрованный щелок отводится через патрубок , расположенный внутри барабана. Высота уровня щелока в ванне регулируется соответствующим изменением положения отводящего патрубка. В ванне ,со стороны выхода сгущенной массы, расположен ножевой шабер, у которого кромка , соприкасающаяся с барабаном , заточена. Образовавшийся перед шабером слой волокнистой массы отдувается от сетки при помощи парового спрыска, установленного с внутренней стороны барабана. Сгущенная масса смывается с шабера водяным спрыском.

   Барабанные фильтры , описанной конструкции имеют длину барабана 1500-2400мм, диаметр 1000-1400 мм и площадь поверхности фильтрации 4,7-10,5 м². Производительность такого фильтра составляет от 2 до 3,9 м³ щелока в сутки на 1м² площади поверхности сетки. Барабан обтянут кислотоупорной сеткой с числом нитей основы 30-40 на 1 см. Остаточная концентрация мелкого волокна   в отфильтрованном щелоке не должна превышать 6-10 мг/л. 

   В настоящее время для улавливания мелкого волокна из отработанного черного щелока широкое распространение получили барабанные фильтры, выпускаемые заводом «Уралхиммаш», производительность которых составляет 150 м³ щелока в час. Площадь фильтрующей поверхности барабана в таком фильтре составляет 6,28 м², частота вращения барабана 1,64 об/мин, угол погружения барабана в таком фильтре  в ванну 210º. Температура щелока, подаваемого на фильтрацию , 70-80ºС.

   Существенные недостатки этих фильтров- быстрое загрязнение сетки смесью сульфатного мыла и мелкого волокна и образование пены на сетке, затрудняющей процесс фильтрации щелока. Продувка сетки паром не всегда дает хорошие результаты, поэтому приходится часто прекращать работу фильтра для промывки и очистки сетки, а в случае сильного загрязнения и для ее смены.

   Для улавливания мелкого волокна из черного щелока применяют также вакуум-фильтры с волокнистым подслоем.

   Уловленное волокно смешивается с упаренным щелоком , направленным для сжигания  в содорегенерационном котлоагрегате, или возвращается в поток непромытой целлюлозной массы.

   Иногда, несмотря на ухудшение качества собираемого сульфатного мыла и затруднения при его последующей переработке, щелок фильтруют после удаления из него сульфатного мыла. При такой схеме очистки щелока от волокон они частично задерживаются мылом в процессе его выделения из щелока. Получаемое таким образом сульфатное мыло сжигается вместе с упаренным щелоком.

   Для улавливания мелкого волокна из черного щелока применяют также фильтры- прессы и фильтры с вибрирующим ситом. Примером такого фильтра может служить фильтр с вибрирующим ситом фирмы «Митцубиси» (рис.1), работающий на одном из отечественных сульфатцеллюлозных заводов. Щелок  самотеком из расходного бакачерез патрубок1 и распределительную трубу 2 поступает на вибрирующее сито 3. Под влиянием вибрации осаждаемое волокно спрессовывается и удаляется в ловушку через патрубок  4, снабженный заслонкой 5, регулирующей количество отбираемого уловленного волокна. Уловленное волокно насосом высокой концентрации направляется в поток непромытой массы или совместно с упаренным щелоком на сжигание. Отфильтрованный щелок по желобу 6 через патрубок 7 поступает в окислительную установку.

   Вибрация сита осуществляется при помощи электродвигателя 8, на концах которого укреплены верхний 9 и нижний 10 свинцовые грузы для регулирования амплитуды колебаний сита и направления сил,действующих на процесс осаждения волокон на фильтрующем сите. Изменяя положение грузов ,можно регулировать продолжительность нахождения волокон сите. Подбирается масса грузов и контролируется перемещение грузов по имеющимся на валу электродвигателя индикаторам. Для увеличения количества колебательных движений сита они могут быть оснащены дополнительными грузами , устанавливаемыми либо у центра сита, либо к двум его диаметрально противоположным концам. В последнем случае грузы должны быть  уравновешены.

   Постоянство уровня в расходном баке регулируется специальным вентилем. Избыток щелока через перелив стекает обратно в  отстойный бак. Для нормальной работы фильтра необходимо поддерживать постоянный расход щелока , так как с изменением подачи щелока изменяется плотность волокнистой папки, образующейся на сите , и нарушается работа фильтра.

  Корпус сепаратора фильтра имеет диаметр 1200 мм, высоту 1300 мм, установлен на станинах 12 с пружинами 11, площадь рабочей поверхности сита 0,98 м², эффективной 0,88 м². Производительность такого фильтра составляет 50м ³ в час. Вибрация сита осуществляется при помощи электродвигателя  мощностью 1,5 кВт с частотой вращения 1450 об/мин.

  В процессе эксплуатации фильтр периодически останавливается для осмотра сита. Осмотр и при необходимости чистка или замена сита производится после снятия с корпуса сепаратора верхней крышки

Подготовка щелока к упариванию

   Щелок, поступающий в выпарной цех после промывки целлюлозы , содержит натриевые соли смоляных и жирных кислот(сульфатное мыло), в также некоторое количество мелкого волокна.

   Концентрация сульфатного мыла в черном щелоке при варке сосновой древесины достигает 10-15 г/л. В процессе упаривания щелока сульфатное мыло вызывает сильное вспенивание, что приводит к перебросу пены с соковым паром из одного выпарного аппарата в другой, потерям щелочи и в значительной мере затрудняет визуальное наблюдение за ходом процесса. От содержания сульфатного мыла зависит эффективность процесса упаривания щелока.

   Мелкое волокно при упаривании щелока  образует на поверхности нагрева выпарных аппаратов накипь, снижающую эффективность их работы, а иногда и полностью закупоривает кипятильные трубы. Процесс образования осадка на стенках кипятильных труб значительно ускоряется при наличии в щелоке сульфатного мыла. Мелкое волокно забивает также сетки в сепараторе, затрудняя отделение щелока от сокового пара. Количество мелкого волокна в щелоке , поступающем на упаривание, зависит от способа промывки целлюлозы, применяемой для этого цели оборудования и состояния сеток промывных аппаратов. Для нормальной работы выпарной установки содержание мелкого волокна в упариваемом щелоке не должно превышать 10-15г/л.

  Содержащийся в черном щелоке сульфид натрия в результате гидролиза образует сероводород. Вместе с другими дурнопахнущими газами- диметилсульфидом  и меркаптаном — он переходит при упаривании щелока в соковый пар и загрязняет конденсат, образующийся в межтрубном пространстве выпарного аппарата.

   Кислый характер этих газов при наличии в щелоке летучих органических приводит к коррозии находящихся в парогазовом пространстве металлических поверхностей, кипятильных труб, трубных решеток,конденсатных насосов, сепараторов и другого оборудования.

  Перед упариванием щелок должен быть соответствующим образом подготовлен и в максимальной степени освобожден от вышеуказанных примесей. Для этого щелок фильтруют , выделяют из него мыло и подвергают окислению.

   Отфильтрованный на фильтре щелок поступает в расходный бак, оттуда центробежным насосом подается в смеситель. В этот же смеситель для укрепления щелока, поступающего из промывного отдела,закачивается концентрированный упаренный щелок.

  После смесителя укрепленный щелок поступает в бак , в котором происходит процесс отсаливания и выделения сульфатного мыла. Баки для сбора мыла могут устанавливаться последовательно или параллельно , в этом случае ,как правило, в одном баке происходит отстаивание мыла, во второй бак закачивается укрепленный щелок, а из третьего — освобожденный от мыла щелок направляется на окислительную установку. Затем последовательно операции в баках меняются. Отобранное из бака сульфатное мыло поступает в бак- сборник. Окисленный щелок поступает в бак , из которого также отбирается мыло, а освобожденный от мыла щелок направляется на выпарную установку.

   Упаренный до соответствующей концентрации крепкий щелок ,пройдя через мылоотделитель ,поступает на сжигание. Часть этого щелока используется для укрепления слабого щелока в смесителе. При выработке сульфатной целлюлозы из лиственной древесины отделение сульфатного мыла от щелока не требуется.

   Содержание смоляных и жирных кислот в черном щелоке особенно сильное влияние оказывает на производительность выпарной установки при повышении его плотности до 1,3см³  и выше. При этом сроки беспромывочного периода работы установки значительно сокращаются. Таким образом, чем больше сульфатного мыла будет удалено из щелока до его поступления на выпарную установку, тем эффективнее будет процесс упаривания щелока.

Выпарщику для правильного ведения процесса упаривания щелока необходимо интересоваться степенью смолистости растительного сырья,поступающего на варку, режимом варки , степенью удаления из черного щелока мыла и мелкого волокна и составом щелока.