оо
ON
Рис. 30. Элемент трубчатого автоклава:
1 — рубашка; 2 — карманы для отвода конденсата; 3 —калачи; 4 — патрубки
II - 490 (868)
III - 120 (88)
Диаметр трубы массопровода, мм — 100 (102) Максимальное давление, атм — 9 (7,5) Производительность, кг/ч — 1000 (900... 1000)
Тормозное сопло (рис. 31) служит для создания противодав ления за счет снижения выходного сечения сопла 6 конусом 5. Приемная камера 7 подсоединяется к массопроводу прием ных чанов.
В трубчатом автоклаве системы «Меликен» противодавле ние создается барометрической трубой высотой 54,7 м.
Автоклав периодического действия
Схема стабилизации по технологическому процессу перио дического действия (рис. 32) до настоящего времени широко применяется в промышленности, в особенности для низковяз ких коллоксилинов типа лаковых.
Здесь так же, как и в непрерывной схеме, проводится предварительная стабилизация в чанах горячей промывки 1, где проводят несколько раз промывки холодной и горячей во дой.
Промывные воды через фильтр 4 поступают в канализа цию. НЦ после промыва из чана подается в шнек-сгуститель
2, |
где часть транспортных вод отфильтровывается, |
а НЦ |
с |
концентрацией 9... 11% поступает в автоклав 7 (рис. |
33). |
1 — исполнительный механизм; 2 — шток; 3 — сальник; 4 — патрубок; 5 — конус; 6 — сопло; 7 — камера приема массы
87
Рис. 32. Технологическая схема установки автоклава периодического дей ствия:
1, 5 — чан горячей промывки; |
2 — шнек-сгуститель; 3 — бак; 4 — |
||||
|
фильтр; 6 — сдувной вентиль; 7 — автоклав |
||||
------------------------с |
водная |
взвесь неизмельченного коллоксилина; |
|||
сточные |
воды; |
|
|
||
---------- в ---------- |
умягченная |
вода; |
|
||
---------- г ---------- |
отходящие |
газы; |
|
||
---------- п ---------- пар давлением |
3... |
5 ати; |
|||
------------------------ |
воздушник; |
|
|
|
|
----------------------- |
технологическая |
вода; |
|||
---------- V ---------- пар давлением 4... |
8 ати; |
||||
--------- х ----------- |
конденсат |
|
|
|
|
Технические характеристики автоклава
Емкость — 3,6 м3 Температура в рубашке
пара — 165°С воды — 12...18°С
Температура в автоклаве — 130...145°С Максимальное давление
вавтоклаве — 4,5 атм
врубашке — 7 атм
Число оборотов мешалок — 30 об/мин Средняя производительность — 100 кг/ч
Время варки коллоксилина при Т = 140°С — 115...130 мин
88
Рис. 33. Автоклав периодического действия:
1 — патрубок для отвода конденсата; 2 — рубашка; 3 — патрубок для подвода пара; 4 — кожух автоклава; 5 — люк загрузки НЦ; 6 — электро двигатель; 7 — редуктор; 8 — вал; 9 — сетка; 10 — муфта; 11 — лопаст ная мешалка; 12 — вал; 13 — отражатели; 14 — якорная мешалка; 15 — подшипник; 16 — разгрузочный клапан
После завершения варки в автоклаве снижаются давление и температура до 90...95°С, автоклав вскрывается и НЦ массонасосом перекачивается в чаны горячей промывки для окон чательной стабилизации.
Технологическая схема периодического автоклава в сравне нии с непрерывным трубчатым более маневреннее, но облада ет рядом недостатков, основными из которых являются значи тельный разброс физико-химических показателей НЦ отдель ных варок (300...380 кг), малая производительность и низкий КПД агрегата.
89
Измельчение нитратов целлюлозы
Измельчение является не только процессом, формирую щим в значительной степени молекулярную и надмолекуляр ную структуру НЦ (вязкость, растворимость и пр.), но и су щественно повышающим ее стабильность за счет большего раскрытия капиллярно-пористой структуры. По сути дела именно измельчение позволило решить задачу стабилизации высокоазотных НЦ, их промышленного применения и хране ния.
В промышленности применяются следующие виды измельчительных машин:
—голландеры (роллы);
—конические мельницы типа РК-01;
—дисковые мельницы ДМК (автор В. В. Кузьмин);
—мельницы типа МД;
—гидродинамические мельницы типа ВВК.
С1865 г., когда Абель предложил измельчать НЦ в голлан-
дерах-роллах, последние до 1955 г. как измельчающие аппара ты практически не имели альтернативы. Однако с увеличени ем объема производства НЦ малопроизводительные роллы яв лялись узким местом в технологическом процессе производства. Взамен роллов в промышленность внедряются непрерывнодействующие мельницы типа РК-01, ДМК, затем мельницы типа МД и гидродинамические типа ВВК. Ниже даются краткие характеристики измельчающего оборудования.
Голландеры (роллы) (рис. 34) изобретены в Голландии (наз. Hollander) примерно в 1668 г., принципиально в конструктив ном отношении не изменились.
Представляют собой ванну овальной формы. Ванна разде лена перегородкой на два канала: передний а и обратный б. По каналу а, имеющему уклон, масса поступает под измельчительные ножи. В конце канала установлен барабан и под ним пакет с ножами. При вращении барабана масса перебра сывается в обратный канал б, который в конце за счет ис кривления соединяется с передним каналом. Барабан занимает всю ширину протока ванны, вращается на валу с подшипни ками. По всей длине барабана установлены 30 ребер, между которыми закреплены по четыре ножа, выступающих на 45...50 мм выше ребер. Ножи имеют радиальное направление и расположены по образующей цилиндра. Измельчение НЦ осуществляется за счет движения подвижных ножей барабана
90
Рис. 34. Схема ванны и кинематическая схема подъемного механизма ба рабана голландера (ролла)
относительно неподвижных ножей пакета. При этом зазор ме жду ножами барабана и пакета составляет 0,08...0,4 мм.
Технические характеристики ролла
Емкость ванны — 4,5 м3 Диаметр барабана — 1,26 м Длина ножей — 1,5 м Число ножей
на барабане — 120 в пачке — 28 — 30
Число оборотов барабана — 150 об/мин
Коническая мельница РК-01
В непрерывном режиме суспензия НЦ пропускается после довательно через серию мельниц, отрегулированных на разную степень измельчения (рис. 35).
Исходная НЦ поступает на измельчение в виде жгутиков длиной 10... 12 мм (ХЦ) и 5...8 мм (ДЦ) с концентрацией 2...2,5% в смеситель 3, где за счет сифонирования сгущается. Затем массонасосом закачивается в бачок постоянного напора 4, из которого поступает в первую мельницу, а затем через сгуститель 5 в последующие.
91
Рис. 35. Технологическая схема установки мельниц типа РК-01:
1 — мельница; 2 — массонасос; 3 — смеситель; 4 — бачок постоянного напора; 5 — сгуститель
Рис. 36. Коническая мельница типа РК-01:
1 — эластичная муфта; 2 — корпус с радиальными подшипниками; 3 — вал; 4 —лопасти; 5 — ротор; 6 — корпус; 7 — ножи; 8 — сальниковые уплотнения
Мельница РК-01 (рис. 36) состоит из ротора и статора, на поверхности которых деревянными планками расклинены но жи. Ножи ротора и статора по длине разделены на два каска да. Ножи ротора располагаются по образующей и сужаются с уменьшением диаметра ротора. Ножи статора образуют угол 2...30 к ножам ротора. Ротор вместе с валом и подшипниками может перемещаться по направляющим корпуса, чем и регу лируется зазор между ножами.
Степень измельчения НЦ определяется зазором между но жами, концентрацией суспензии и вязкостью НЦ.
Технические характеристики РК-01
Диаметр ротора — 992; 552 мм Количество ножей на роторе
1 каскад — 144
2 каскад — 240 Количество ножей на статоре — 420 Толщина ножей — 3...4 мм Числооборотов — 335 об/мин Мощность двигателя — 160 кВт
Габаритные размеры — 450x1400 мм
Мельница ДМК (рис. 37)
Мельница ДМК в сравнении с РК-01 за счет увеличения частоты вращения ротора даже при меньших габаритах имеет большую производительность и обеспечивает необходимую
93
Рис. 37. Мельница ДМК:
1 — плита; 2 — вал; 3 — уплотнение; 4 — питатель; 5 — шнек подающий; 6 — уплотнение; 7 — корпус; 8 — нож неподвижный; 9, 24 — ограничительные кольца; 10 — неподвижные ножи; 11 — подвижные ножи; 12 — переходной нож; 13 — рубашка охлаждения; 14 — неподвижные ножи; 15 — подвижные ножи; 16 — прижимное кольцо; 17 — насос; 18 — корпус прижимного механизма; 19 — стержень; 20 — шестерня; 21 — корпус фиксатора; 22 — подшип ник; 23 — шестерня; 25 — роторный барабан
степень измельчения при однократном пропуске НЦ через од ну мельницу.
Измельчающая зона мельницы имеет три последовательно расположенные по оси секции: разрыхлительную, подызмельчительную и измельчительную. Степень измельчения НЦ обеспечивается соответствующей компоновкой ножей измельчительной секции. Процесс измельчения осуществляется в не прерывном режиме при подаче массы из чанов горячей про мывки через мутильник и питатель-сгуститель в приемный бункер мельницы. Масса вдоль оси мельницы движется под действием динамического напора, подвергаясь разрыхлению подающим шнеком. В подызмельчительной секции дисковыми ножами с рифами масса подвергается аморфизации, смятию и расщеплению волокон. В измельчительной секции размеры волокна уменьшаются за счет поперечной рубки с одновре менной аморфизацией. Для создания противодавления на вы ходе мельница оснащена гидравлическим затвором, обеспечи вающим подпор массы на уровне 500...600 мм вод. ст.
Технические характеристики мельницы ДМК
Диаметр ротора — 330 мм Количество ножей
в 1-й секции неподвижных — 3 подвижных — 4
во 2-й секции неподвижных — 13 подвижных — 13
Число оборотов ротора — 960 об/мин Мощность электродвигателя — 130 кВт Габаритные размеры — 1600x325 мм
Мельница типа МД
Описанные выше способы измельчения НЦ энергоемки и не в полной мере удовлетворяют требованиям по качеству измельчения. Представляют интерес широко распространен ные в целлюлозно-бумажной промышленности дисковые мельницы типа МД.
В мельницах этого типа за счет высокой окружной скоро сти ротора (Vcp ~ 30 м/с) и турбулентных вихревых образова ний создается гидродинамический режим, сопровождаемый кавитацией, облегчающей смятие и расщепление волокон. Узел размола дисковой мельницы МД-31 приведен на рис. 38. Он включает две основные детали — статор и ротор, на кото-
95