| Аннотация | 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
A modern evaporator station is an energy-saving production of evaporated liquor with high dry matter content for ensuring the minimum SO2 emissions from the soda
recovery boiler. Such stations are equipped with Falling Film devices and consist of 5–7
stages. The necessity to improve and create new black liquor concentrators is driven by
the increased attention to environmental issues and the wish to produce liquor with a higher calorific value. The physical properties of black liquor depend on its composition and
have a significant impact on the selection and design of evaporators. The main properties
considered in the evaporation and combustion processes are density, viscosity, surface tension, heating value and boiling temperature. One of the most important characteristics of
the liquor evaporation is its viscosity, since it determines the ability of the liquor to pump
and affects the design features. Another equally important characteristic is density. With
its help, the dry matter content and evaporation process in the main stages of the liquor
regeneration are regulated. The study was carried out to determine the mathematical dependence of the black liquor density on the dry matter content for high yield softwood pulp.
The study objectives were the following: analyze the effect of the dry matter temperature
and concentration on the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood
pulp according to the technological flow of production; develop a mathematical model of
dependence of the black liquor density of high yield sulphate softwood pulp on the concentration and temperature; conduct the TAPPI comparative testing of the results of mathematical and correlation dependences. A mathematical dependence of the black liquor density on
the temperature and dry matter content required for immediate technological calculations
of chemical regeneration departments in sulphate production of semi-finished products for
cardboard was obtained. The following equation of mathematical dependence based on the
conducted research, regression analysis, and mathematical processing of the results was
obtained: ρ = 0.974 + 0.0071x – 0.0002t – 0.000007xt – 0.00000045t2 – 0.0000045x2 (where ρ – density, g/cm3; x – dry matter content, %; t – temperature, °C). It allows calculating with
the highest accuracy the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood
sulphate pulp. Comparative testing of the results of the developed mathematical dependence and correlation dependence (published by TAPPI) of black liquor density on the dry
matter content was carried out. A high level of comparability of the proposed mathematical
equations was found.
For citation: Sevastyanova Yu.V., Toptunov Е.А., Shcherbak N.V., Solntsev P.V. Determination of the Mathematical Dependence of the Black Liquor Density on the Dry Matter Content (High Yield Softwood Pulp). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1,
pp. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200 |