Установка непрерывной мерсеризации

В УНМ обычно входят:

- автоматические питатели, обеспечивающие заданную подачу цел­люлозы в аппараты для мерсеризации;

- мерсеризаторы, проводящие замочку целлюлозы рабочим раствором NаОН;

- отжимные прессы, удаляющие путем, отжима избыток щелочи из пульпы и выдающие щелочную целлюлозу с определенным содер­жанием a-целлюлозы - обычно 32—33%;

- насосы, перекачивающие целлюлозно-щелочную пульпу;

- гомогенизаторы, выравнивающие среднюю концентрацию целлюлозно-щелочной пульпы;

- фильтры для улавливания и возврата в производство так назы­ваемого «уноса целлюлозы», т. е. определенного процента (от 0,1-1%) коротких волокон щелочной целлюлозы, уходящих с отжим­ной щелочью;

- предварительные разрыхлители отжатой на прессе плотной массы щелочной целлюлозы;

- измельчители щелочной целлюлозы;

- уплотнители измельченной щелочной целлюлозы, несколько по­вышающие ее насыпной вес;

- контрольно-измерительные приборы и аппаратура автоматиче­ского управления работой установок.

1 Автоматические питатели — первые механизмы установок непре­рывного получения Щ.Ц. - они должны обеспечить по­стоянную и равномерную по времени подачу целлюлозы в аппарат непрерывной мерсеризации; от налаженности их работы в очень большой степени зависит надежная эксплуатация установки и ка­чество получаемой щелочной целлюлозы.

Целлюлоза поступает на предприятия в виде листовой папковой целлюлозы размером 600x800 мм, в кипах массой 150—200 кг; рулонной целлюлозы — беско­нечного полотна, свернутого в цилиндрические рулоны массой до 1000 кг; массы рыхленной целлюлозы, спрессованной в кипы, подоб­ные хлопковым.

Рыхленная целлюлоза (в массе) неудобна для организации непрерывного питания, которое в этом случае можно точно осуще­ствить только с помощью спаренных весовых дозаторов, т.е. перио­дическим методом.

Для организации точного питания с равномерной подачей лучше всего рулонная целлюлоза, величина и равномерность подачи кото­рой в мерсеризаторы определяются скоростью питания полотна — окружной скоростью питательных вальцов, а смеска целлюлозы легко осуществляется дублированием полотен, разматывающихся из нескольких рулонов целлюлозы разных варок.

При горизонтальной установке кип (рисунок а) сбрасывается очередной верхний лист прижимными принудительно вращающимися роликами или звездочками, постепенно опускающимися вниз по мере срабаты­вании кипы. После сброса всех листов данной кипы прижимные ролики автоматически поднимаются, освобождая место для подачи на питатель следующем кипы.

При наклонном положении листов (рисунок б) кипы, установлен­ные на транспортер 1 питателя, постепенно перемещаются к веду­щему барабану 2; очередной лист 3 сбрасывается ножом 4, совер­шающим колебательные движения в вертикальном направлении.

Достоинства: более надежны в эксплуатации и точнее дозируют подачу листов из кип с различными состоя­нием поверхности цел­люлозы, плотностью прессования и случай­ными повреждениями листов.

Недостатки: не обеспечивается полностью требуемая равномерность подачи листов в мерсеризатор (шероховатость поверхности).

2 Мерсеризаторы – применяют для мерсеризации целлюлозы с получением пульпы – это аппараты с перемешивающими устройствами, основные требования к ко­торым следующие:

- емкость, обеспечивающая при данной производительности мерсеризатора тре­буемое время обработки;

- интенсивное перемешивание образую­щейся пульпы;

- отсутствие в аппарате «мертвых» зон.

Емкость мерсеризатора рассчитывается по формуле:

V = Q× T×100 /60× 60 ×24× a×γ×h

где Q — суточная производительность ус­тановки, кг;

Т- время обработки целлюлозы раствором NaOH по принятому технологическому режиму, с;

a - удержание целлюлозы в пульпе, %;

γ - плотность пульпы, кг/м³;

h - коэффициент запол­нения аппарата.

Мерсеризатор с диффузором состоит из корпуса 1 с ру­башкой, загрузочной ворон­ки 2, диффузора 3 и поме­щенных внутри диффузора вала 4 с перемешивающими устройствами, неподвижно установленных контрбил 5, улучшающих и ускоряющих измельчение проходящих че­рез диффузор набухших ли­стов папковой целлюлозы. На нижнем участке вала 4 уста­новлена турбинка 6, предназ­наченная для создания интен­сивной организованной ре­циркуляции пульпы внутри аппарата. Подача дозирован­ного рабочего раствора NaOH производится через коль­цевой перфорированный лоток 7, отбор готовой пуль­пы — через штуцер 8.

Мерсеризатор с донной турбинкой (был установлен на шелке) состоит из корпуса 1 с рубашкой для темперирования (под темперированием понимается поддержание в аппарате температуры, заданной технологическим процессом) аппарата, загрузочной воронки 2, направляющих ребер3, расположенных на внутрен­ней стороне сферического днища аппарата. Внизу, в центре сфериче­ского днища, помещена донная турбинка 4 с ременным приводом от электродвигателя 5. При вращении донной турбинки создается сильный поток жидкости, направленный от центра аппарата к пери­ферии, причем ребра 3, препятствуя вращению всего объема жидко­сти, направляют отдельные струи вверх вдоль стенок мерсеризатора.

Листы целлюлозы, подающиеся в аппарат через загрузочную во­ронку, попадают в этот турбулентный поток жидкости, набухают и разрываются, образуя с щелочью целлюлозно-щелочную пульпу, удаляемую через трубу 6.

3 Отжимные прессы непрерывного действия.Предназначены для удаления избытка щелочи из целлюлозно-щелочной пульпы и окончательного отжима Щ.Ц. до содержания в ней 32-33% a-целлюлозы. В производстве вискозных волокон применяются следующие основные типы непрерывных отжимных прессов, работаю­щих при различных концентрациях А-целлюлозы в пульпе:

Концентрация пульпы, %

1 - вакуум-барабанные пресс-фильтры 2 - двухсетчатые отжимные прессы 3 - двухбарабанные, с дренированными барабанами, отжимные прессы 4 - вертикальные или горизонтальные винтовые (шнековые) прессы с дренированными шнеками

1—2 4—5 5—6   10—12

В отечественной промышленности:

Двухсетчатый пресс для отжима щелочной целлюлозы(на шпателе)

Пресс имеет нижнюю неподвиж­ную станину 1 и подвешенную на шарнире 2, раму 3 с двумя гидро­цилиндрами 4, штоки 5 которых шарнирно закреплены на ста­нине 1.

На ведущем 6 и ведомом 7 барабанах, установленных на ста­нине 1, на роликах 8 натянута бесконечная нижняя сетка 5. На барабанах 10 и 11, установленных на раме 3 и роликах 12, натя­нута верхняя бесконечная сетка 13. Обе сетки приводятся в движе­ние с заданными одинаковыми линейными скоростями через бара­баны 6 и 10.

Пульпа из мерсеризаторов подается массонасосом в распределительное устройство 14 и вытекает ровным слоем через его нижнюю щелевую фильеру.

На первом участке нижней сетки 9 из пульпы сцеживается избы­ток щелочи и образуется слой сильно набухшей массы щелочной целлюлозы; затем этот слой попадает под воздействие механического давления верхней сетки и постепенно отжимается. Отжим произво­дится до 22—24% содержания А-целлюлозы, т.к. при более вы­сокой степени отжима резко возрастают усилия, воздействующие на сетки, и последние быстро разрушаются. Полотно отжатой Щ.Ц. поступает на транспор­тер 15, где слабо отжатые кромки полотна срезаются ротационными ножами, само полотно направ­ляется для окончательного отжима до 32—33% А-целлюлозы к от­жимному вальцевому прессу 16, верхний валец которого имеет гидравлический прижим с помощью цилиндров 17. После отжима полотна происходит процесс грубого рыхления, и куски разорван­ной щелочной целлюлозы поступают на измельчение. Производительность прессов достигает 15-18 т/сутки по сухой целлюлозе.

Недостаток - в частых разрывах сеток, т.к. с целью максимального улавливания волокон Щ.Ц. размеры ячеек сетки выбираются минимальными.

Двухбарабанный пресс с дренированными барабанами (установлен на целлофане). Устройство: нижняя часть корпуса 1 служит резервуаром-ванной для подаваемой через штуцер 2 целлюлозно-щелочной пульпы. В верхней части расположены 2 горизонтальных вращающихся дренированных барабана 3 и 4. У барабана 3 имеются по краям с обеих сторон реборды 5. Наличие реборд создает в зазоре б бараба­нов замкнутое пространство, в котором слабо отжатых кромок полотна щелочном целлюлозы не образуется. Оба барабана в местах прилегания их к корпусу пресса имеют уплотнения, что позволяет создавать в резервуаре-ванне необходимое избыточное давление пульпы. Оба барабана снабжены дренажными системами, предна­значенными для удаления раствора щелочи, отжимаемого из щелоч­ной целлюлозы. Дренажная система барабанов состоит из радиальных канавок 2 и осевых отверстий 3, соединенных между собой.

Работа пресса: пульпа, поступающая в ванну 1 пресса под давлением от 0,02-0,05 МН/м², имеет выход наружу только через дренажную систему цилиндрической поверхности барабанов или через зазор между их образующими. Устремляясь по этому пути, пульпа осаждает на дренированной поверхности барабанов волокна щелочной целлюлозы, в то время как раствор NаОН свободно выте­кает через дренаж. Таким образом, на нижних поверхностях бара­банов, находящихся в ванне, непрерывно образуется слой волокон щелочной целлюлозы, которая при вращении барабанов поступает в зазор пресса, где она окончательно механически отжимается до 32—33% а-целлюлозы. Гребенки 6 служат для чистки канавок бара­банов - удаления из них запрессованной щелочной целлюлозы. Полотно отжатой щелочной целлюлозы снимается с поверхности барабанов в верхнем их положении гребенками 7, проходит грубое измельчение на вращающихся ножах 8 и подается на окончательное измельчение.

преимущества: более равномерный отжим щелочной целлюлозы, на 30—50% меньше унос волокон целлюлозы с отжимной щелочью, более простое обслуживание и ремонт, больший срок службы бара­банов.

4 Предварительный разрыхлитель отжатой щелочной целлюлозы представляет собой вал, с насаженными на него зубьями или ножами (волчок), вращающийся со скоростью несколько 100 об/мин. Под непрерывным воздействием ударов этих зубьев или ножей плотное полотно отжатой щелочной целлюлозы, выходящее из пресса, разрывается на куски, которые затем и подаются в аппараты для непрерывного измельчения щелочной целлюлозы.

В производстве вискозных волокон известны две системы

1 - измелъчитель периодического действия - измельчители периодического действия устарели и не применяются даже при мерсеризации целлюлозы в периодически действующих ваннах прессах.

2 - измельчители непрерывного действия причем количество их типов и конструкций весьма разнообразно, но все они обладают преимуществами — измельчают щелочную целлюлозу до значительно меньшей насыпной массы, чем получаемая на измельчителях периодического действия (около 90-110 кг/м вместо 200-240 кг/м); высокая производительность (25-50 т/сутки по сравнению с 9-10 т/сутки у аппаратов периодического действия)

Основные типы непрерывных измельчителей ЩЦ:

1 - дисковые мельницы;

2 - ротационные измельчители ударного действия;

З - быстроходные многовальцовые пильчатые измельчители.

Быстроходный трехвальцовый пильчатый измельчитель(на целлофане)

1 -загрузка продукта;

2 - измельчающие вальцы;

З - измельчильная лента:

4 - выгрузка измельченной щелочной целлюлозы

Производительность — 30 т/сутки;

Насыпная масса ЩЦ — 80-90 кг/м

Частота вращения рабочих органов — 3560 об/мин;

Мощность элдвигателя — 2,8 кВт;

Размеры —2,6 х 3,6 х 2,1

Дисковая мельница-измельчитель щелочной целлюлозы(на штапеле)

1 - опорная станина с электродвигателем:

2 - нижний вращающийся диск;

З - кольцо с ножами тонкого измельчения:

4 – кольцо с ножами грубого измельчения:

5 - вертикальные подвижные ножи для среднего измельчения;

б - приемный бункер;

7 - регулировочные болты для изменения зазоров между дисками

8 - патрубок для подачи и отвода воздуха

9 – верхний неподвижный диск

В бункер загружают щ.ц. предварительно измельченную. Целлюлоза, попадая между вертикальными ножами 5, разрывается на более мелкие куски, которые, падая, подхватываются нижним вращающимся диском 2 и, проходя между ним и неподвижным диском 9, окончательно растираются.

Производительность — 15-20 т/сутки;

Насыпная масса Щ.Ц — 100-120 кг/м

Частота вращения рабочих органов — 720 об/мин;

Мощность Эл.двигателя — 14 кВт;

Размеры — 1,43 х 1,43 х 1,7