Баланс целлюлозы и нитратов целлюлозы

При расчете баланса целлюлозы и нитратов целлюлозы используем данные по потерям на фазах существующих производств, приведенные в таблице 9. Схема баланса представлена на рис. 31.

Расчет начнем с пироксилина №1 исходя из поступления на его производство 1000 кг целлюлозы.

При этом согласно таблице 9 на фазе подготовки целлюлозы безвозвратно теряется 1,5 – 2,3 % целлюлозы, для расчета принимаем 1,75 %. Это составляет 17,5 кг целлюлозы в виде пыли, сметок и т.п. В результате с фазы подготовки на фазу нитрации поступает целлюлоза в количестве

q_подг =1000–17,5=982,5 кг.

Выход пироксилина после нитрации

q′_нитр.1=q_подг∙k_н,

где k_н – коэффициент выхода пироксилина после нитрации, равный

где k_н=1,754 – теоретический коэффициент выхода для пироксилина №1 (см. расчет баланса кислот, подраздел 8.2); α=92 % – содержание в целлюлозе α-целлюлозы.

Подставляя эти величины, получаем

Тогда выход пироксилина №1 после нитрации

q′_нитр.1=982,5∙1,614=1586 кг.

Потери пироксилина на фазе нитрации:

– безвозвратные потери принимаем согласно таблице 9 равными 0,75 %:

– возвратные потери пироксилина принимаем равными 0,4 % (таблица 9):

На фазу предварительной стабилизации поступает пироксилин в таком количестве:

q′_нитр.1=1586–12,0–6,34=1567,7 кг.

Безвозвратные потери на фазах предварительной стабилизации и измельчения согласно таблице 9 принимаем равными 2,25 %. Абсолютная величина этих потерь составляет

Тогда с фазы предварительной стабилизации и измельчения на фазу окончательной стабилизации и водоотжима поступает

q_{пр. ст.1}=1567,7–35,3+6,3=1538,7 кг.

Возвратные потери на фазах предварительной стабилизации и измельчения принимаем 5,75 % (таблица 9), что составляет

Безвозвратные потери на фазе окончательной стабилизации согласно таблице принимаем равными 0,9 %, что в абсолютном выражении составляет

Возвратные потери на этой фазе принимаем 5,25 % (табл. 9), что составляет

Эти потери поступают через отстойник в отдельные лаверы (рис. 31), в которых формируются ловушечные партии пироксилина. Поэтому выход пироксилина с фазы окончательной стабилизации определяется вычитанием основного потока безвозвратных и возвратных отходов

q_{ок. ст. 1}=1538,6–13,8–80,8=1444,0 кг.

Данное количество пироксилина №1 поступает на фазу смешения общих партий. В смеситель общих партий также подается пироксилин №2 и может вводиться пироксилин ловушечных партий.

Необходимое количество пироксилина №2 определим из пропорции по заданному условием соотношению компонентов смесевого пироксилина:

Это количество пироксилина №2 поступает с фазы окончательной стабилизации линии изготовления пироксилина №2 (рисунок 31). Расчет материального баланса этой линии проводим обратно направлению технологического процесса путем составления уравнений материального баланса для каждой фазы с учетом потерь, приведенных в таблице 9.

Для фазы окончательной стабилизации пироксилина №2 можно записать, что

откуда

Безвозвратные потери для этой фазы равны

Возвратные потери в количестве

поступают на формирование ловушечной партии.

Уравнение материального баланса для фазы предварительной стабилизации и измельчения пироксилина №2 имеет следующий вид:

где q_нитр.2 – количество пироксилина №2, поступающее на фазу предварительной стабилизации и измельчения с фазы нитрации; q′_нитр.2 – количество пироксилина №2, получаемое при нитрации целлюлозы.

Для определения q_нитр.2 запишем уравнение материального баланса для фазы нитрации:

откуда

q′_нитр.2=1,012 q_нитр.2.

Подставив это значение в предыдущее уравнение, получим

q_нитр.2=389,8 кг.

Количество пироксилина №2, получаемое при нитрации целлюлозы, равно

q′_нитр.2= q_подг ∙k_н,

где q_подг – количество целлюлозы, поступающее на фазу нитрации с фазы подготовки целлюлозы; – коэффициент выхода пироксилина при нитрации; k_т=1,647 – теоретический коэффициент выхода пироксилина №2 (см. расчет баланса кислот, подраздел 8.2); α=97,5 – содержание α-целлюлозы для марки ХЦ.

Коэффициент выхода пироксилина №2 равен:

Соответственно количество целлюлозы, поступающее на фазы нитрации, равно

Потери на фазе предварительной стабилизации и измельчения пироксилина №2 составляют:

- безвозвратные:

- возвратные:

на фазе нитрации и рекуперации:

- безвозвратные:

- возвратные:

Из уравнения материального баланса для фазы подготовки целлюлозы

определим количество целлюлозы, поступающее на изготовление пироксилина №2,

Потери на фазе подготовки целлюлозы при изготовлении пироксилина №2 составляют

При расчете баланса смесевого пироксилина будем учитывать ввод в общие партии ловушечного пироксилина согласно схеме, приведенной на рисунке 31. Но ввиду того, что количество вводимого ловушечного пироксилина на данном этапе не известно, обозначим его q_лов и выразим через эту величину количество смесевого пироксилина на фазах его получения:

– смешения общих партий:

– очистки ловушек:

– подготовки к водоотжиму:

– водоотжима:

Для определения количества ловушечного пироксилина, поступающего на смешение общих партий, запишем уравнение баланса ловушечного лавера:

Подставив это значение (q_лов) в записанные выше выражения для количеств смесевого пироксилина по фазам, получим:

– количество смесевого пироксилина, поступающего с фазы смешения общих партий на очистку в ловушках,

q_см =1802,29+0,9985∙207,3=2009,28 кг

и безвозвратные потери на фазе смешения общих партий

– количество пироксилина, поступающего на фазу подготовки к водоотжиму,

q_оч =1779,76+0,986∙207,3=1984,16 кг

и возвратные отходы при очистке в ловушках

– количество пироксилина, поступающее на фазу водоотжима,

q_вод=1753,95+0,9717∙207,3=1955,38 кг;

безвозвратные потери

и возвратные потери

на фазе подготовки пироксилина к водоотжиму;

– количество готового смесевого пироксилина:

q_гот=1681,16+0,93135∙207,3=1874,23 кг,

безвозвратные потери

и возвратные потери

на фазе водоотжима.