Определение математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ (хвойная ЦВВ )
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-1-192-200Ключевые слова:
сульфатная целлюлоза высокого выхода, регенерация химикатов, физические свойства черного щелока, содержание сухих веществ, плотность черного щелока, выпарка, математическая модельАннотация
Современная выпарная станция – это энергосберегающее производство упаренного щелока с высоким содержанием сухих веществ для обеспечения минимальных выбросов SO2 из содорегенерационного котла. Такие станции оснащены аппаратами типа падающей пленки (Falling Film) и состоят из 5–7 ступеней. Необходимость совершенствования и создания новых концентраторов черного щелока обусловлена повышенным вниманием к вопросам охраны окружающей среды и желанием получать щелок с более высокой теплотворной способностью. Физические свойства черного щелока зависят от его состава и оказывают существенное влияние на подбор выпарных аппаратов и проектирование выпарных вакуумных установок. К основным свойствам, учитываемым в процессах выпарки и сжигания, относятся: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, теплота сгорания и температура кипения. Важнейшими для процесса выпаривания щелока являются такие его характеристики, как вязкость, влияющая на способность к перекачиванию и конструктивные особенности, и плотность, с помощью которой контролируют содержание сухих веществ и процесс выпарки на основных стадиях регенерации щелока. Исследование выполнено в целях определения математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ для хвойной целлюлозы высокого выхода. В задачи исследования входило: проанализировать влияние температуры и концентрации сухих веществ на плотность черного щелока от варки хвойной целлюлозы высокого выхода по технологическому потоку производства; разработать математическую модель зависимости плотности черного щелока сульфатной хвойной целлюлозы высокого выхода от концентрации и температуры; провести сравнительную апробацию результатов математической и корреляционной зависимости TAPPI. Получены математическая зависимость плотности черного щелока от температуры и содержания сухих веществ, необходимая для оперативных технологических расчетов отделов регенерации химикатов в сульфатном производстве волокнистых полуфабрикатов для картона, а также на основании проведенных исследований, регрессионного анализа и математической обработки результатов – уравнение математической зависимости, позволяющее с наибольшей точностью вычислить плотность черного щелока от сульфатной варки хвойной целлюлозы высокого выхода: ρ = 0,974 + 0,0071x – 0,0002t – 0,000007xt – 0,00000045t2 – 0,0000045x2. Проведена сравнительная апробация результатов разработанной математической зависимости и корреляционной зависимости (опубликованной в TAPPI) плотности черного щелока от содержания сухих веществ, обнаружен высокий уровень сопоставимости предложенных математических уравнений.
Для цитирования: Севастьянова Ю.В., Топтунов Е.А., Щербак Н.В., Солнцев П.В. Определение математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ (хвойная ЦВВ) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200
Скачивания
Библиографические ссылки
Богомолов Б.Д., Сапотницкий С.А., Соколов О.М. и др. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 360 с. [Bogomolov B.D., Sapotnitskiy S.A., Sokolov O.M. et al. Processing of Sulphate and Sulphite Liquors. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1989. 360 p.].
Волков А.Д., Григорьев Г.П. Физические свойства щелоков целлюлозного производства. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Лесн. пром-сть, 1970. 120 с. [Volkov A.D., Grigor’yev G.P. Physical Properties of Pulp Production Liquors. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1970. 120 p.].
Горбовский Б.Г. Устройство и обслуживание выпарных станций сульфат-целлюлозного производства: пособие для мастеров и выпарщиков. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1953. 189 с. [Gorbovskiy B.G. Design and Maintenance of Evaporation Stations of Sulphate Pulp Production. Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1953. 189 p.].
ГОСТ 8.234–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Меры вместимости стеклянные. Методика поверки. Дата введ. 2015–07–01. М.: Стандартинформ, 2014. 11 с. [State Standard. GOST 8.234–2013. State System for Ensuring the Uniformity of Measurements. Volumetric Glass Ware. Verification Procedure. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 11 p.].
Григорай О.Б., Иванов Ю.С., Комиссаренков А.А., Смолин А.С. Переработка черных щелоков сульфатного производства. СПб.: СПбГТУРП, 2012. 106 с. [Grigoray O.B., Ivanov Yu.S., Komissarenkov A.A., Smolin A.S. Processing of Black Liquors of Sulphate Production. Saint Petersburg, SPb STUPP Publ., 2012. 106 p.].
Гурьев А.В., Казаков Я.В., Комаров В.И., Хованский В.В. Практикум по технологии бумаги / под ред. проф. В.И. Комарова. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. 112 с. [Gur’yev A.V., Kazakov Ya.V., Komarov V.I., Khovanskiy V.V. Laboratory Course on Paper Technology. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2001. 112 p.].
Миловидова Л.А., Комарова Г.В. Производство сульфатной целлюлозы. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. 31 с. [Milovidova L.A., Komarova G.V. Production of Sulphate Pulp. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2001. 31 p.].
Миловидова Л.А., Севастьянова Ю.В., Комарова Г.В., Дубовый В.К. Регенерация химикатов в производстве сульфатной целлюлозы (каустизация и регенерация извести). Архангельск: САФУ, 2010. 157 с. [Milovidova L.A., Sevastyanova Yu.V., Komarova G.V., Dubovyy V.K. Recovery of Chemicals in the Production of Sulphate Pulp (Lime Caustization and Regeneration). Arkhangelsk, NArFU Publ., 2010. 157 p.].
Свидетельство № 411 о метрологической аттестации МВИ. Метод определения массовой доли сухих веществ в черном щелоке. ВНИИБ. Л., 1991. 4 с. [Certificate No. 411 on Metrological Certification of Measurement Procedures. Method for Determining the Mass Fraction of Solids in Black Liquor. All-Russian Scientific Research Institute of Pulp and Paper Industry, 1991. 4 p.].
Селянина Л.И., Селянина С.Б., Кутакова Н.А. Технология сульфатных щелоков. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. 37 с. [Selyanina L.I., Selyanina S.B., Kutakova N.A. Sulphate Liquor Technology. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2002. 37 p.].
Справочник бумажника: в 3 т. 2-е. изд. перераб. и доп. Т. 1. М.: Лесн. промсть, 1964. 841 с. [Handbook for Paper Industry Workers. In 3 vol. Vol. 1. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1964. 841 p.].
Элконин Н.В. Изучение свойств отработанных растворов производства целлюлозы сульфатным методом. М.: Бум. пром-сть, 1941. № 2. 21 с. [Elkonin N.V. Study of Properties of Spent Solutions of Pulp Production by Kraft Method. Moscow, Bumazhnaya promyshlennost’ Publ., 1941, no. 2. 21 p.].
Adams T. Sodium Salt Scaling in Black Liquor Evaporators and Concentrators. Tappi Journal, 2001, vol. 84(6), pp. 1–18.
Andreuccetti M.T., Leite B.S., Hallak d´Angelo J.V. Eucalyptus Black Liquor – Density, Viscosity, Solids and Sodium Sulfate Contents Revisited. O Papel, 2011, vol. 72, no. 12, pp. 52–57.
Bayuadri C., Verril C.L., Rousseau R.W. Stability of Sodium Sulfate Dicarbonate in Black Liquor Concentrators. TAPPI Engineering, Pulping and Environmental Conference Proceedings. TAPPI Press, 2006.
Bialik M.A., Theliander H., Sedin P., Verril C.L., DeMartini N. Solubility and Solid Phase Composition in Boiling-Temperature Na2CO3–Na2SO4 Solutions: A Modeling Approach. TAPPI Engineering, Pulping and Environmental Conference Proceedings. TAPPI Press, 2007, pp. 1471–1498.
Cardoso M., Oliveira E.D., Passos M.L.A. Kraft Black Liquor of Eucalyptus from Brazilian Mills. O Papel, 2006, vol. 67, no. 2, pp. 57–83.
Clay D.T. Evaporation Principles and Black Liquor Properties. TAPPI Kraft Recovery Short Course. TAPPI, 2011, pp. 3.1-1–3.1-6. Available at: https://www.tappi.org/content/events/08kros/manuscripts/3-1.pdf (accessed 18.03.20).
Holmlund K., Parviainen K. Evaporation of Black Liquor. Ch. 12. Chemical Pulping.Ed. by J. Gullichsen, C.-J. Fogelholm. Helsinki, Fapet Oy, 1999, pp. B37–B93.
