Технологическая схема выпарной станции.

; W – количество воды; G – масса ЧЩ, напр-го на выпарку; с_н, с_к – конц-и сухих в-в, пост-х на выпарку. W=7460(1- 15/75)=5968 кг/т в.с.ц.

Выпарку производят на аппаратах различной конструкции, объед-х в выпарные батареи или станции. Экономичность выпарки и расход пара на испарение воды зависит от кол-ва корпусов выпарной станции.

Экономичность выпарки и удельное потребление тепла, МДж/т:

Число корпусов Эк-ть выпарки, Уд-е потр-е тепла

кг/кг пара, МДж/т испар-й воды

4 3,7-3,6 630-650

5 4,3-4,1 550-570

6 5,1-4,9 460-480

7 6,2-5,9 390-400

В 80-х г появл-ся выпарные апп-ты, в кот-х пов-ть нагрева образована не кипятильными трубами, а плоскими нагревательными элементами – ламелами, размером 1,2*7,3 м., расположенными параллельно с шагом 40мм. Пар конденсируется с внутр-ей стороны ламелей, а щелок циркулирует из днища апп-та в верхнюю часть, где с пом-ю распределит-го ящика равном-но распр-ся по наружной пов-ти ламелей. Обр-ся пар выходит из промежутков м/у ламелями равномерно по всей высоте в паровое пространство. Благодаря системе цирк-и подача щелока не зависит от нагрузки на станцию и позв-ет ув-ть кол-во сухих в-в в щелоке до 65-66%. Экон-ть выпарки составляет 4,6 кг/кг пара. За счет внутреннего стриппинга (отдувки) ум-ся нагрузка по БПК вып-й станции. Пакет ламелей делится на 2 зоны: соковый пар с предыдущего аппарата подается в 1 зону снизу, частично конд-ся и стекает навстречу пару. При этом из конденсата отдуваются метилсернистые соед-я, кот-е вместе с неконд-м газом переходят во 2 зону последовательного конденсирования, где гезы и конд-т движутся в одном напр-и. В ерз-те обр-ся 2 потока конд-та: 1 по V 80-90% и сод-т всего 20% загрязнений (нагрузки по БПК), 2 – 20-10% и сод-т 80% нагрузки по БПК.

1 – расширитель упаренного щелока; 2 – бак упар-го ЧЩ; 3 – расширитель конденсата 1-го корпуса; 4 – регуляторы уровня; 5 – подача упар-го щелока на укрепл-е слабого ЧЩ; 6 – выпарной аппарат; 7 – конденсатоотводчики; 8 – бак полупар-го щелока; 9 – плоский мылоотделитель; 10 – бак сырого СФА мыла; 11,12 – расходные баки вып-й станции; 13, 14 – поверхн-й и баром-й конд-ры; 15 – вак-й насос или паровые эжекторы; 16 – баки грязного конденсата; 17 – теплообменник.

Наиб-е арспр-е получили многокорп-е (4-7) вакуум-вып-е уст-ки произв-ю 300-350 т/ч. Как правило исп-ют схемы со смешенной или противоточной схемой питания. Слабый щелок после укрепл-я упар-м пост-ет в бак питат-го щелока (11), оборуд-й в верхней части желобом для слива мыла. Освоб-й от мыла щелок перекач. в бак (12), из кот-го насосом подают в 5-й и 6-й вып-е апп-ты. Упар-ый до 25-28% Щ с t =55-60 град перекач в 4-й аппарат. Где он упар-ся до 30-32% (70-75 ºС) и далее подается в плоский мылоотдеоитель (9). Освоб-й от мыла Щ пост-ет в сборник упар-го Щ (8), откуда насосом перекачивается в 3-й корпус, где упар-ся до 32-35%, насосом подается в 2-хходовой 2-й корпус. Во 2 корпусе конц-я ув-ся до 40-42% (80-85 ºС), насосом Щ перекачивается в 1-й корпус, конц-я ув-ся до 52-55% (135ºС).

Для более полного использования тепла Щ после каждого апп-та проходит ч/з регулятор уровня, пары вскипания из кот-го попадают в сепаратор этого же корпуса. Упар-й Щ из 1 корпуса ч/з регулятор уровня (4) и расширитель (1) пост. в бак упаренного Щ. В расширителе из-за перепада давления происх-т самоиспарение Щ, пары вскипания направляются в сепараторы 3 и 4 корпусов. Свежий пар Р=0,35 МПа, t=135-140ºС подается в греющую камеру 1 корпуса. Образующиеся при кипении Щ соковые пары пост-ют в греющую камеру 2 корп., и т.д. Давление в апп-те постепенно снижается и одновр-но снижается t кип-я. Из 6 апп-та соковый пар отсасывается вакуум-насосом или паровым эжектором сначала в пов-й конденсатор (13), затем в баром-й, одновр-но отсас-ся и собир. в коллекторе неконденсированные газы (потери серы) и подаются на очистку или сжигание.

Чистый конденсат 1 апп-та пост-ет в расширительный циклон (3), из кот-го пары вскипания напр-ся на обогрев 2,3,4 апп-тов, а конд-т в ТЭЦ на химводоочистку. Грязный конд-т каждого корпуса собирается в конд-отводчиках (7), пары вскип-я кот-х исп-ся для обогрева греющих камер этих же корпусов. Грязный конденсат вып-х апп-в и пов-го конденсатора собирается вместе в бак грязного конденсата, тепло кот-го исп-ся для нагрева свежей воды в теплооб-ке (17). Охл-й конд-т напр-ся в сборник грязного конд-та, куда поступает конд-т барометрич-го конд-ра.

Вып-е станции явл-ся оновными ист-ми загряз-я окр-й среды метилсернистыми соед-ми, част из кот-х попадает в парогазовую фазу, а часть в грязный конд-т. Конд-т баром-го конденсатора меньше загрязнен, чем конденсат сокового пара, но эти конденсаты нельзя сбрасывать в канализацию без очистки. Потери серы 1 кг/т ц.

Основные затр-я при работе вып-й станции: 1. Пенообразование. Одна из причин – нарушение плотности греющих труб (дырки). Пенообр-ю способствует пониж-я конц-я сухих в-в в Щ. 2. Образ-е осадков на пов-ти труб. Со стороны сокового пара откладываются оксиды железа, соед-я железа с серой. Очищают трубы от этих отложений путем промывки трубного пространства БЩ. На внутр-ю пов-ть труб (со стороны Щ) отклад-ся орг-е соед-я (мыло, мелкое волокно), сульфаты, силикаты. Образующаяся накипь ум-ет коэф-т теплопередачи, ув-ся расход пара на выпарку.

Р-И УГЛЕВОДОВ ПРИ СФИВ

Кислот гидр-з. В рез. в р-ре присут-т моносахара и олигосах-ды, сод-е кот. опр-ся по их редуцир-ей сп-ти. При СФИВ разруш-ся лигноугл-ды, раств-е их нач-ся с первых моментов В с увел-ем t. Мех-м р-и гидр-за сост-т в присоед-и протона к гликозидному О₂, обр-и иона карбония и оксония (рис). Скор. гидр-за опр-ся t-рой, рН и продол-ю. Ф-ром явл. также природа полисах-да. Наиб. быстро гидр-ся арабиноза, она не обнар-ся в ТЦ уже пр выходе 85%. При выходе 70% не обнар-ся галактоза. Ксиланы и глюкоманнаны сохр-ся в ТЦ до выхода 43-45%. Ц в усл. СФИВ практ. НР, некот. умен-е ее сод-е им-т место при выходе п/ф 43-45%, но при этом умен-ся СП. Разл. ст. устойч-ти ГЦ в усл. В объясн-ся особ-ми их строения. Ксилан присут-т в древ. и в Ц в виде глюкуроноарабоксилана. Общ. кол-во сах-в, опред-ое в р-ре, всегда <, чем кол-во сах-в, фактически раств-ся. Эта разница м. дост-ть до 40%-разбаланс углев-в. Причины разбаланса: 1) ступ. гидр-з. В р-ре присут-т моносах и олигосах-ды; 2) ч. полисах-в сульф-ся в усл. В. При сульф-и альд. гр. обр-ся с-я-альдегидбисульфитные (рис). При разруш-и св. 1-4 при сульф-и обр-ся углеводсульфон. к-ты. Это сильн к-ты, К_дис=10^-1-10^-4. В усл. В они м. вл-ть на рН; 3) окис-е моносах-в до альдоновых к-т. С₆Н₁₂О₆ + HSO₃^- = С₅Н₁₁О₅СООН + S₂O₃^2- + H₂O. Альдон. к-ты слабые, в усл. В диссоц-т оч. слабо (К_дис=10^-4), макс. их обр-я прих-ся к моменту достиж-я t_макс В; 4) Дегидротация сах-в, перешедших в р-р. Пр-с идет при макс t В. Конеч. прод-ты-фурфурол, оксиметилфурф. из гексоз. При выс. t в конце В возм. разруш-е С-С св., в рез. появ. формальдегид и метилглиоксаль

СЖИГАНИЕ ЧЩ

ЧЩ-низкокалорийное орг. топливо с ↑ сод-ем зольных элементов (до 40 %), теплотворная способность сух. в-в ЧЩ зависит от сод-я в нем углерода. В СРК конц.ЧЩ сгорает в топке с выделением тепла, для получ-я пара ↑ Р и для восст-я неорг.химикатов в расплавлен. Виде. Процесс сжигания в СРК поисх. в 3 стадии:1-Сушка щелока:2NaОН+СО₂= Na₂СО₃+Н₂О;

Na₂S+СО₂+Н₂О= Na₂СО₃+Н₂S; Н₂S+3О₂= 2SО₂+2Н₂О; 4NaОН+О₂+2SО₂=2Na₂SО₄+2Н₂О.1 ст. нач-ся при поступлении ЧЩ в топку путем распыления его ч/з форсунки. ↑ знач-е им. Размер капель, опт. Размер капель 2-3 мм. Под действием горячих дымовых газов происх. Испарение остатков влаги (сушка ЧЩ) и ЧЩ превращается в тв. в-во-огарок аморфной природы. Диаметр капель ↑ в 1.3-1,6 раза за миллисекунды. По мере испарения Н₂Оплотность ЧЩ ↓, но диаметр капель остается постоянным, при этом происх. хим. Превращения, рез-том кот. явл-ся карбонизация своб. щелочи. 2-Пиролиз органики.(150-200 °С). В рез-те обр-ся метанол, ацетон, метан, фенол, сероводород, СО₂, Н₂, вода. В рез-те р-ии пиролиза обр-ся кокс. Огарок скапливается на поду (низ) печи, обр-я подушку, на кот. воздействует тепло от 3 ст. Под действием тепла в рез-те сухой перегонки (пиролиз) обр-ся летучие в-ва, диаметр капель нач-ет ↑ за счёт выделения летучих в-в и низкомолек. газов: SО₂,Н₂,Н₂S. После удаления газообр. в-в диаметр капель ↑ и появляется видимое пламя, наличие кот. явл-ся признаком завершения процесса пиролиза. На обр-е летучих соед-й расх-ся ~50 % С и до 50 % орг. S, нах-ся в ЧЩ перед сжиганием. Для обеспечения сгорания обр-ся лет-х. в-в подается в СРК вторичный воздух. При пиролизе происх. карбонизация Na, кот. был связан Л и орг. кисл-ми. Все углеродсод-ие соед-я превращ-ся в кокс, испарение влаги заканчивается к началу ок-я подушки кокса, что означает, что весь Н₂ прореагировал во время пиролиза.3-Выжигание кокса(1127 °С). С+О₂= СО₂+Q;

Na₂SО₄+2С+Н₂О=Na₂S+2СО₂-Q; Na₂SО₄+2С+Н₂О=Н₂S+Na₂О+СО₂. Рез-т 3 ст.-обр-е плава Na₂СО₃+ Na₂S. Для обеспечения горения кокса подается первичный воздух с некот. избытком. В ходе горения кокса нач-ся р-ии восст-я, в кот. осн. роль играет углерод. Ск-ть восст-я зав-т как от сод-я в коксе угл-да, так и от темп-ры.Соотн-е С и Сфата 3,5/1. Оптим-я темп-ра 1127 С. Для совр-х СРК ст-нь восст-я Сфата в Сфид 96-97 %/ Кроме осн-х вещ-в обр-ся неб. Кол-во оксида натрия и тиосФата. Очень важным параметром явл-ся кол-во О₂ в этой зоне, если его недостаточно, то кокс газифицируется с обр-ем СО и выделением вод-да. При изб-ке в-ха возможно ок-е образ-ся Сфида в Сфат. При протекании этой р-ии сн-ся ст-нь восст-я, а темп-ра возр-ет на 110 C. В рез-те выжигания кокса ост-ся только неорган-е вещ-ва.Если к-д в-ха реаг-ет с каплями плава ЧЩ, то может происх-ть ок-е Сфида как до карбоната, так и до сфита. Обе эти реакции явлл-ся нежелательными.

ТЕХНИКА СЖИГАНИЯ.

СРК вып-т 2 ф-и: 1-энергетич.; 2-технологич. Совр. СРК-агрегат вспрыск-го типа. По констр-и исп-ые котлы делятся на: одно-, 2^х-, 3^х-барабанные. На бол-ве п/п исп-ся 2^х-бараб. с перед, наклон. (фестон) пучком труб, распол-ым над топкой (рис): Топка с СРК-шахта прямоуг. сеч., h=10-20 м. Стенки пода и топки образованы кипятильными трубками, кот. Явл-ся частью с-мы по выраб-ке пара. В рег-ии тепла дымовых газов уч-ет паропер-ль, кипят-й пучок и экон-р. По мере сгорания в подушке огарка обр-ся плав, кот. Стекает по летке, охл-мой водой.Воздух и щелок под-ся отд-но. 3 уровня подачи в-ха: перв-й, втор-й, трет-й. Перв и втор под-ся ниже щелоковых форсунок и обесп-ют горение на поду и в нижней части топки. Трет под-ся над щелоковыми форс-ми для заверш-я сжигания летучих орг-х вещ-в.По h топку делят на 2 ч.: 1) восст. зона-горн, заполн-ый плавом и огарком, а также газ. простр-во м/д подачей перв. и втор. возд. Хар-ся недост-ком О₂ и выс. t; 2) окислит. зона-нач. от уровня от втор сопел до фестон. пучка. Обычно СРК раб-т с небол. избыт.в. (),=1,1-1,2. Перв. возд. сост-т 35-40% от общ. расхода. Возд. поступ-т в топку предвар. нагретым до 120^оС за счет теплоты отход-их газов. Д/подачи возд. исп-ся вентил-р. Трубы экрана в окисл. зоне открыты, в восст. зоне защищены спец. чугун. блоками с хромитов. обмазкой с =10 см или только хромт. jбмазкой. Под топки обяз-но экранир-ся. Сл. застывшего плава на поду предохр-т хром. обмазку и трубы от дейс. расплав-ой щелочи. Сопла перв. возд. наклонены вниз, втор. и трет.-гориз., tg-но напр-ые т о, чтобы созд. в топке газ. вихрь, обесп-ий полн. сгорание газообр-х прод-в. Исп-ся 2 констр-и фарсунок д/подачи щ.: 1-сист. Томплинсона-качающ-ся Ме фарс., устан-ая в центре фронтальной стенки, наносит щ. на противопол. стенку топки; 2-сист. Розенкрануа-щ. подается мех/паров. фарс., устан-х в боков. стенке, совер-ся колеб-я в вертик. плоск-ти. Щ. перед подачей в топку смеш-ся с просеянным Na₂SO₄. Конц. сух. в-в=65-80%. В технол. сх. бол-ва отеч. заводов доупар-я щ. произ-ся в каскад-х испар-лях, уст-ых в СР отделе. Д/улав-я щел. уноса исп-ся эл.фильтры. Д/утил-и тепла и улав-я SO₂,H₂S прим-т скрубберы, орошаемые щелочью. Плав из топки по стальн. охл-ой водой ледке стек-т в р-ль плава. Р-ль плава-закрытый стальной бак с вертик. рамной мешалкой. Ст и днища защищ-т от корр-и и истир-я. К верх. крышке присоед-т трубы д/отвода выдел-ся при раств-и плава газов и паров. Д/глушения шума уст-т небол. циркул. насос, непрерыв. подающий з.щ. на струю пара.

Проблемы экспл-и СРК: отлож-е минер. солей на тракте дым. газов, коррозия обор-я. Дым. г., выход-ие из топки СРК, сод-т 3-9 г/м³ мин. солей (унос), в состав уноса вх-т ~70-75% Na₂SO₄, 20-25% Na₂CO₃, 4-5% C. На 1т Ц из топки унос-ся 40-80 кг сульфата вместе с дым. г. Д/очистки дым. г. исп-ся 2 м-да: 1) минер. унос улав-ся в эл.фильтрах (сух. очистка); 2) мокрая очистка от серосод-х летучих с-й (H₂S, SO₂) в скруб. разл. констр-и. Д/борьбы с отлож-ми уноса на тракте дым. г. прим-т сажеобдувку (трубы экрана, фестон. пучок) и дробиочистку д/очистки труб экономайзера. Помимо реген-и хим-в в СРК рзраб-ся сп-б прямой автокауст-и. Осн. идея-к ч.щ. перед сжиг-ем + амфотер. оксиды (Ba₂O₃, P₂O₅, Al₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂), кот. при выс. t разлаг-т соду, вытесняя CO₂ и обр-уя с Na₂O комплекс. с-я (NaFeO₂). При гидр-зе этих с-й обр-ся NaOH и выдел-ся оксиды. Макс. ст. кауст-и 83%.