Периодическая рекуперация кислот

Периодическая рекуперация адсорбированных нитратом целлюлозы кислот осуществляется в аппаратах, называемых вытеснителями кислот.

Вытеснитель кислот представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость диаметром 3 м и высотой 2 м (полезный объем 11,5 м³) с ложным дном, расположенным на расстоянии 0,2 м от днища. Внутри, в верхней части емкости, расположено оросительное устройство, состоящее из горизонтальных труб с отверстиями, закрепленных на полом валу. Вращение вала осуществляется электрическим приводом, установленным на крышке аппарата. В нижней части вытеснителя, непосредственно у ложного дна, имеется гидроразмывочное устройство в виде двух горизонтальных труб с загнутыми в противоположные стороны концами, которые имеют сопла для выхода воды.

Вытеснитель кислот комплектуется соответствующим оборудованием (напорные баки, бак-мерник) и насосами. Технологическая схема такой фазы приводится на рис. 17.

Периодическая рекуперация проводится следующим

образом.

Рисунок 17 – Технологическая схема фазы периодической рекуперации кислот: 1 – вытеснитель кислот; 2 – напорный бак слабой кислоты; 3 – насос слабой кислоты; 4 – напорный бак транспортной кислоты; 5 – насос транспортной кислоты; 6 – бак-мерник, 7 – насос рекуперационной кислоты; 8 – водяной насос; 9 – массонасос

Транспортная кислота, содержащая взвесь нитрата целлюлозы, с фазы нитрации поступает в вытеснитель кислот 1, где пироксилин оседает на ложное дно, а кислота стекает и насосом 5 подается в напорный бак 4. После загрузки вытеснителя пироксилином до высоты слоя 1 м и стока транспортной кислоты в вытеснитель из напорного бака 2 подается слабая кислота (с массовой долей 25 – 28%), которая с помощью вращающего оросителя орошает слой пироксилина. Проходя через слой, эта кислота вытесняет транспортную. Вытесненная кислота (с массовой долей 45 – 50 %) стекает под ложное дно и через бак-мерник 6 насосом 7 также подается в напорный бак 4. Затем проводится вторая ступень рекуперации – слой пироксилина орошается водой, вытесненная при этом слабая кислота (с массовой долей 25 – 28 %) стекает под ложное дно и насосом подается в напорный бак 2. Избыток кислотной смеси с массовой долей 45 – 50 %, образующийся в обороте в результате вытеснения из пироксилина, из напорного бака 4 через сливную трубу выводится из системы на регенерацию.

По окончании вытеснения кислот нитраты целлюлозы выгружают из вытеснителя. Для этого насосом 8 подается вода под давлением до 1,5 МПа на размывочное устройство вытеснителя. Образующаяся суспензия массонасосом 9 подается на фазу стабилизации пироксилина.

Технологический режим вытеснения кислот:

Вытеснение ведется до тех пор, пока массовая доля отходящих кислот не станет равной 8 %.

Производительность вытеснителя определяется по формуле

где V – полезная вместимость вытеснителя, м³; γ₁ – объемная масса нитратов целлюлозы с адсорбированными кислотами, м³/т (ХЦ – 7,0 ÷ 7,5 м³/т; ЦА – 5,5 – 6,0 м³/т; РБ – 4,5 – 5,0 м³/т); τ – время полного оборота вытеснителя.

Время полного оборота вытеснителя можно определить как

где n – количество ступеней вытеснения; τ₁ – время орошения, равное времени прохождения орошающей кислотой слоя нитрата целлюлозы; τ₂ – общее время загрузки и выгрузки, включая сток транспортной кислоты, мин.

Время орошения равно

где Н – высота слоя пироксилина, м; V₁ – объем адсорбированных кислот на 1 т нитрата целлюлозы, м³/т; v – скорость фильтрации, м/с.

Величина объема адсорбированных кислот зависит от вида получаемого нитрата целлюлозы и марки использованной целлюлозы (табл. 7).

Таблица 7 – Объем удержанных (адсорбированных) нитратами целлюлозы кислотных смесей

Продолжение табл. 7

При высоте фильтрующего слоя в вытеснителе 1 м (практическая загрузка вытеснителя) скорость фильтрации находится в пределах

v=0,0004–0,0006 м/с.

Полезная вместимость вытеснителя (объем, занимаемый нитратом целлюлозы)

где D – диаметр вытеснителя.

Орошение поверхности нитрата целлюлозы кислотными смесями необходимо проводить с плотностью орошения, при которой не образуется свободный слой кислоты сверху слоя нитрата целлюлозы. Его образование возможно, если объем орошающих кислот, поступающих на единицу площади нитрата целлюлозы за данное время, будет больше объема вытесняемых кислот. В расчете принимаем, что объем орошающих кислот равен объему кислот, адсорбированных нитратом целлюлозы.

Тогда расход орошающей кислоты определяется