Моделирование и оптимизация технологического процесса отбелки целлюлозы для проектирования и совершенствования отбельных установок

• Автор: Копейкин, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.21.03, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ РОЦЕССА ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ.

1.1. Общие сведения

1.2. Технология отбелки целлюлозы.

1.2.1. Традиционная отбелка

1.2.2. ЕСР отбелка целлюлозы.

1.2.3. ТСБ отбелка целлюлозы.

1.3. Оборудование для отбелки целлюлозы.

1.3.1. Отбельные башни.

1.3.2. Оборудование для промывки и сгущения массы

1.3.3. Смесители и вспомогательное оборудование
1.4. Механизм и химизм процесса отбелки целлюлозы.
1.4.1. Механизм процесса отбелки целлюлозы.
1.4.2. Кислороднощелочная обработка целлюлозы.
1.4.3. Хлорирование
1.4.4. Щелочение.
1.4.5. Отбелка гипохлоритом
1.4.6. Отбелка пероксидом водорода.
1.4.7. Отбелка диоксидом хлора.
1.4.8. Отбелка озоном
1.4.9. Вспомогательные реагенты для процесса отбелки целлюлозы
1.5. Математическое описание отбелки целлюлозы
1.5.1. Виды математических моделей.
1.5.2. Способы получения математических моделей
1.5.3. Математические модели отбелки целлюлозы.
1.6. Методы оптимизации.
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОШт1ИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ.
2.1. Общие сведения
2.2. Анализ математических моделей отбелки целлюлозы и выбор моделей для оптимизации.
2.3. Методика оптимизации процесса отбелки целлюлозы и выбор критерия оптимальности
2.4. Анализ методов оптимизации и выбор метода.
2.5. Разработка программноалгоритмического обеспечения
процесса оптимизации отбелки целлюлозы.
2.5.1. Постановка задачи и выбор программного средства.
2.5.2. Разработка блоксхемы программы.
2.5.3. Описание программных модулей на иа1Б1ис1ю
3. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И МОДЕРНИЗАЦИИ ОТБЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
3.1. Адаптация моделей и программы оптимизации для конкретных отбельных установок
3.2. Анализ и оптимизация технологического режима отбелки целлюлозы на ОАО Сясьский ЦБК
3.3. Анализ и оптимизация технологического режима отбелки целлюлозы
на ОАО Светогорск.
и
4. РАЗРАБОТКА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И
АВТОМАТИЗАЦИИ
4.1. Разработка и практическое использование инженерной методики оптимизации процесса отбелки целлюлозы для целей проектирования
4.2. Разработка и практическое использование инженерной методики
оптимизации процесса отбелки целлюлозы для целей автоматизации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В последующие годы была детально разработана технология этого процесса, названного кислороднощелочной обработкой (КЩО). В дальнейшем кислородно-щелочная обработка стала основой всей технологии бесхлорной отбелки. За последние лет бссхлорная отбелка стала доминирующей. В г. Доля целлюлозы, отбеленной без молекулярного хлора, при этом составила 5,3%. В г. Таблица 1. Схема отбелки г. Современная отбелка без молекулярного хлора хвойной целлюлозы, полученной без кислородной делигнификации, обычно проводится в пять ступеней: До-(ЩПО)-Щ-(ЩП)-Д, а в случае применения кислородной делигнификации - в четыре или пять ступеней: Д-ЩО-Д-Д, Д-(ЩПО)-Д-Д или Д-(ЩПО)-Д-(ЩП)-Д. Как правило, переход от отбелки хлором по схеме Х-Щ-Г-Д-Щ-Д к отбелке без применения молекулярного хлора по схеме Д-ЩО-Д-Щ-Д осуществляется легко. Вместо ступени X можно применять ступень До, но при этом повышают температуру. Возможно использование низкой концентрации массы. В современных схемах отбелки без молекулярного хлора ступень Д> проводится также при средней- концентрации массы, что обеспечивает большую эффективность процесса ЕСР [4]. В табл. ЕСР [8]. Таблица 1. Схема отбелки Жесткость целлюлозы, п. Расход активного хлора, кг/т в. Схема КЩО-Д-(ЩП)-П дает возможность отбеливать сульфатную целлюлозу из хвойной древесины до белизны % при условии, что комплексообразователи добавляются на нескольких ступенях и пероксидная ступень (П) проводится в жестких условиях: расход Н2 - 2%; концентрация массы - %; продолжительность -4ч; температура - °С [9]. Наиболее распространенной схемой ЕСР отбелки хвойной сульфатной целлюлозы является схема Д-(ЩОП)-Д-Щ-Д. Большая часть целлюлозы отбеливается до высокой белизны - -% 1БО. Число Каппа перед отбелкой в среднем составляет ,7 для целлюлозы, делигнифицированой обычным способом (варкой), и ,5 - для целлюлозы с кислородной делигнификацией. Чтобы получить максимальную белизну при обработке пероксидом водорода, целлюлоза должна быть максимально делигнифицирована, поэтому углубленная варка и стадия кислородной делигнификации играют важную роль при использовании пероксида водорода. Примером использования озона в схеме ЕСР-отбелки целлюлозы является завод «Юнион Кэмп» во Франклине (США). КЩОЩО-Д (рис. Рис. Кислородная делигнификация при высокой концентрации массы позволяет снизить число Каппа приблизительно до . В дальнейшем число Каппа снижается приблизительно до 4 после ступени -Щ0. Только на одной-конечной Д-ступени целлюлоза отбеливается до белизны приблизительно % ІБО. Объем стока, уровень ХПК и АОХ очень низкие. Значения этих показателей для отбельных стоков перед вненлощадочной очисткой составляют 9 м3/т; ,7 кг/т и 0, кг/т соответственно. Более % ХПК образуется из стока объемом 1,5 м3/т от кисловки массы перед Оз-ступенью. Это необходимо для предотвращения чрезмерного отложения солей кальция [,]. В табл. ЕСБ и ТСБ после кислородной делигнификации []. Таблица 1. Чтобы достичь белизны хвойной целлюлозы более % 1БО можно использовать ЕСР схему: КЩО-Д-(ОП)-Д-(ПО). ПО, можно уменьшить количество диоксида до желаемого уровня. Для отбелки сульфатной лиственной целлюлозы применяются практически те же схемы отбелки, что и для хвойной целлюлозы. При этом для достижения равного уровня белизны требуется или более мягкий режим обработки, или меньшие расходы химикатов. Иногда используется сокращение ступеней отбелки. Например, для отбелки лиственной целлюлозы по схеме, представленной на рис. Д-ступеней. Рис. При отбелке лиственной целлюлозы по схеме, представленной на рис. Рис. На заводе «ВСП-Жакарей» в Бразилии после кислородной делигнификации целлюлоза отбеливается по схеме (З-ОП-Оз-Щ-Д-Д, которая наиболее подходит для легко белимой лиственной целлюлозы []. Отбельный цех спроектирован на объем стоков 5 м3/т. Фильтраты используются для противоточной промывки, за исключением последней ступени, где Д-фильтрат используется для разбавления перед ступенью и 5 м3/т идет в сток. Так как расход диоксида хлора очень низкий, менее кг активного С1/т в. Эта схема легко трансформируется в схему отбелки ТСБ: (3-ОП-Оз-С)-ПО.