Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией Высшей школы естественных наук и технологий Северного (Арктического) федерального университета

Составители:

А.В. Гурьев, канд. техн. наук, доц.; Е.В. Дернова, канд. техн. наук, доц.; Г.В. Комарова, канд. хим. наук, доц.; Т.А. Королева, канд. техн. наук, доц.; М.А. Холмова, канд. техн. наук, доц.

Рецензент Новожилов Е.В., д-р техн. наук, проф.

УДК 676.017

Гурьев А.В. Технология целлюлозно-бумажного производства: методические указания к курсовому проектированию/ А.В. Гурьев, Е. В. Дернова, Г.В. Комарова, Т.А. Королева, М.А. Холмова; Сев.(Арктич.) федер. ун-т. – Архангельск: В методических указаниях определены цели и задачи курсового проектирования по дисциплинам «Технология целлюлозы» и «Технология бумаги картона». Представлено содержание разделов курсового проекта. В Приложениях технические характеристики некоторого оборудования, рекомендуемый список литературных источников. Методические указания предназначены для студентов направления подготовки прикладного бакалавриата 18.03.01 «Химическая технология», профиль «Химическая технология переработки древесины» дневной и заочной форм обучения.

Табл. 8, Прил. 6 , Библиограф. назв. 55.

Курсовое проектирование является частью программ освоения дисциплин «Технология целлюлозы» и «Технология бумаги и картона», систематизирует, закрепляет, углубляет теоретические знания по этим дисциплинам, развивает творческое мышление, способность анализировать полученную информацию, вырабатывает умение пользоваться справочной литературой. Другой задачей курсового проектирования является подготовка студентов к разработке выпускной квалификационной работы.

Курсовой проект по дисциплине «Технология целлюлозы выполняется в 7 семестре после летней производственной практики и при его разработке студенты имеют возможность использовать конкретные материалы по технологии, оборудованию, производственному контролю, полученные во время практики.

Тему курсового проекта по дисциплине «Технология бумаги и картона» студенты получают в последнем учебном семестре в феврале и защищают до начала последней сессии в апреле.

Выполняется курсовой проект в соответствии с заданием, в котором указывается производительность цеха (предприятия), вид продукции, сырье, из которого изготавливается продукция. В отдельных случаях в задании оговаривается использование некоторых видов основного оборудования.

Начальной стадией курсового проектирования является выбор исходных данных для проектирования и технологической схемы, которые обязательно согласовываются с руководителем проекта. Кроме того, студент согласовывает с руководителем проекта список необходимой литературы. Оформление расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и графической части проекта должны быть выполнены в соответствии с пособием «Общие требования к оформлению и изложению документов учебной деятельности обучающихся». Стандарт организации СТО 60-02.2.3-2018.

Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) должна быть подготовлена в электронном виде на листах формата А4 (297 210 мм). В тексте РПЗ должны быть ссылки на каждую таблицу, рисунок, схему и использованную литературу. Страницы РПЗ, рисунки, таблицы должны быть пронумерованы и, соответственно, иметь названия и подписи. Все литературные источники информации, использованные в работе над проектом, должны быть приведены в списке использованных источников.

1.СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и графической

части.

В состав РПЗ входят: Титульный лист; Задание на курсовой проект; Реферат; Введение;

1.Требования к готовой продукции, сырью, химикатам, воде, пару

2.Аналитический обзор литературы. Обоснование и выбор принимаемой технологии и технологической схемы, основного оборудования. Описание технологической схемы.

3.Расчет материального и теплового балансов

4.Расчет количества устанавливаемого основного и вспомогательного оборудова-

ния

5.Энергетическая часть

6.Охрана природы. Характеристика и локальная очистка сточных вод и газовых выбросов в проектируемом цехе

7.Технологический контроль

8.Технико-экономические показатели

9.Список использованных источников

10.Приложения

Графическая часть курсового проекта включает принципиальную схему проектируемого цеха, выполненную на формате А4 и включенную в состав РПЗ, и технологическую схему, выполненную на формате А1.

На принципиальной технологической схеме отражают основное оборудование, основные технологические линии (древесины, волокна, воды, щелоков, пара, конденсата, химикатов, точки постоянных сбросов сточных вод и газовых выбросов), насосы. На технологической схеме, которая вычерчивается после проведения расчетов материального баланса и количества требуемого оборудования, насосов, смесителей, отражают все основное и вспомогательное оборудование, включая резервное. На трубопроводах показываются все вентили и задвижки.

2. СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

РЕФЕРАТ должен содержать:

-сведения об авторе (ФИО), тему курсового проекта, сведения о руководителе (должность, ФИО);

-вид работы (курсовой проект); сведения об объеме текстового документа, количестве иллюстраций, таблиц, использованных литературных источников, приложений, листов графического материала;

-ключевые слова;

-текст реферата (цель работы, краткие сведения о принятых решениях и основных результатах расчетов материального и теплового балансов, удельных нормах расходов).

2.1.Введение

Во введении должны быть изложены современное состояние и перспективы развития способа производства, в соответствии с заданием на курсовой проект, и сформулирована цель дальнейшей работы.

2.2.Требования к готовой продукции, сырью, химикатам, воде, пару

В этом разделе приводятся действующие нормативные документы (ГОСТы, ТУ, стандарты предприятия) на готовую продукцию, требования к продукции на переделах (применительно к проектируемому цеху и виду продукции), к древесному сырью, пару, воде, используемым химикатам, включая варочные растворы.

2.3. Аналитический обзор литературы. Обоснование и выбор принимаемой технологии и технологической схемы, основного оборудования

Вэтом разделе дается краткий анализ литературных данных в области технологии

иоборудования в соответствии с темой курсового проекта. В соответствии с анализом литературных данных необходимо выявить наиболее эффективную технологию и оборудование и выбрать технологическую схему. При обосновании и выборе технологии и оборудования следует учитывать рекомендации международных организаций, например

The European IPPC Burea (International Pollution Prevention and Control). Это бюро было ос-

новано для организации обмена информацией и разработки «Best Available Techniques (BAT – наилучшие из существующих технологий).

2.3.1. Описание технологической схемы

В данном разделе необходимо описать движение потоков целлюлозной массы (волокнистых полуфабрикатов), фильтратов, воды, щелока по схеме с указанием условий для каждого потока (концентрация массы, температура, рН) и используемого оборудования.

2.4.Расчет материальных и тепловых балансов.

Цель расчета балансов – определение потребностей проектируемого цеха в сырье, химикатах, тепло- и электроэнергии, а также объемов потоков для расчета потребностей в оборудовании. Важной составляющей расчета материального баланса является определение объемов и состава сбрасываемых сточных вод, парогазовых выбросов, количества безвозвратных потерь волокна.

Расчеты ведутся, как правило, на единицу продукции. При расчете материального и теплового балансов цехов производства волокнистых полуфабрикатов за единицу продукции принимается 1 тонна воздушно-сухой целлюлозы, которая при 12 % влажности содержит 880 кг абсолютно-сухого волокна. При расчете материально и теплового балансов производства бумаги (картона) за единицу продукции принимается 1 тонна воздушносухой бумаги (картона) при влажности 6-8 %, которая указана в нормативных документах на продукцию.

По результатам выполнения раздела 2. «Аналитический обзор литературы. Обоснование и выбор принимаемой технологии и технологической схемы, основного оборудования» должна быть составлена принципиальная схема проектируемого цеха и выбраны методики расчета и исходные данные, которые представляются в виде таблицы.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета материального и теплового балансов.

Расчет материальных балансов ведется по отдельным узлам, начиная с конца технологической схемы проектируемого цеха (за исключением расчетов по варочному и промывному отделам).

Расчет тепловых балансов, если это требуется, проводят после расчета материальных балансов, т.е. после определения массных потоков.

Массный поток, или целлюлозная (бумажная) масса – это сумма расходов волокна и воды. Причем количество воды определяется концентрацией волокна в данной точке технологической схемы. Например, концентрация массы (волокна) после промывки на пресс-фильтре составляет 32 %. При расчёте на 1 тонну воздушно-сухой целлюлозы (880 кг) количество воды составит 1870 кг, массы – 1870 + 880 = 2750 кг.

Целью расчёта теплового баланса является определение расхода пара на 1 тонну готовой продукции. При расчёте теплового баланса учитываются тепловые затраты на производство продукции, а также безвозвратные потери тепла.

После расчета материальных и тепловых балансов составляются сводные таблицы по определенной форме (таблицы 2 и 3).

Таблица 2 – Сводный материальный баланс

Таблица 3 – Сводный тепловой баланс

2.5.Расчет количества основного и вспомогательного оборудования Расчет количества основного и вспомогательного оборудования производится на

основе определенных в материальном балансе величин потоков. Расчет количества оборудования производится исходя из единичной мощности оборудования и с учетом установки резервных аппаратов.

где М – общая производительность потока, кг/ч или м3/ч;

g – производительность одной единицы оборудования (аппарата), кг/ч (м3/ч); k – коэффициент запаса производительности оборудования.

Производительность потока М рассчитывается на основе расчета материального баланса (М1, кг/т в.с. целлюлозы), т.е. с учетом всех потерь волокна. Пример расчета материального и теплового балансов одной ступени отбелки приведен в учебном пособии «Промывка и отбелка целлюлозы», год издания 2013 [17].

Расчет вместимости массных бассейнов ведется исходя из времени запаса в них массы и ее концентрации. Выбор мешального устройства осуществляется в зависимости от вместимости бассейна и концентрации массы при хранении.

где V – объем бассейна, м3;

b – количество волокнистого полуфабриката, т/ч; n – влажность волокнистого полуфабриката, %; τ – время запаса, час

k – коэффициент, учитывающий полноту заполнения бассейна;

с– концентрация волокнистого полуфабриката, %.

Внастоящее время широко используются вертикальные бассейны, выбор которых производится по данным, приведенным в приложении П1.

Хранение целлюлозной массы в течение 6-12 часов производится в бассейнах высокой концентрации (БВК). Объем БВК определяется исходя из времени запаса и концентрации массы (формула 2.2). Концентрация массы при хранении в БВК составляет 1416 %, при подаче в производство масса разбавляется в нижнем конусе до концентрации 3,5-4,5 %. Основные параметры БВК приведены в таблице П2.

После расчета вместимости бассейнов производится их унификация и осуществляется проверка времени нахождения волокнистой массы в унифицированных бассейнах.

На группу из 2-4 котлов устанавливается один выдувной резервуар. Рабочий объём выдувного (или вымывного) резервуаров рассчитывается для приёма массы от 2 – 3 варок. Технические характеристики оборудования для приема массы из котла приведены в справочнике [25].

Все данные по расчету и подбору оборудования заносятся в таблицы, шаблоны которых представлены ниже.

Таблица 4 – Основное оборудование проектируемого цеха

2.6. Энергетическая часть

В этом разделе курсового проекта производится расчет удельного расхода электроэнергии, для чего, прежде всего, определяется суточный расход электроэнергии проектируемым цехом, см. таблицу 7.

Таблица 7 – Суточный расход электроэнергии проектируемым цехом

Удельный расход электроэнергии рассчитывается по формуле:

∑уд. = × ,

где Nуд. – удельный расход электроэнергии всего проектируемого цеха, кВт; ∑ – суточный расход электроэнергии проектируемого цеха, кВт;

Q – суточная производительность цеха, т/сутки;

k – коэффициент загрузки электродвигателей (0.80-0.85).

2.8.Охрана природы. Характеристика и локальная очистка сточных вод и газовых выбросов в проектируемом цехе

В этом разделе необходимо указать основные точки сброса сточных вод и газовых выбросов в проектируемом цехе, а также привести характеристику их состава. Кроме то-

го, следует перечислить технологические мероприятия, принятые при проектировании и направленные на снижение сброса сточных вод и утилизацию газовых выбросов.

2.9.Технологический контроль

В пояснительной записке в этом разделе необходимо перечислить все основные параметры технологического процесса, подлежащие лабораторному контролю.

2.10.Технико-экономические показатели

В данном разделе приводятся удельные расходы сырья, химикатов, электроэнергии, пара, рассчитанные в соответствующих разделах пояснительной записки и производится их сравнение удельными нормами расхода, приведенными в Нормах технологического проектирования проектного института «Гипробум» [4].

Таблица 8 – Технико-экономические показатели

ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица П1 Технические характеристики вертикальных массных бассейнов [25]

Таблица П2 Технические характеристики бассейнов высокой концентрации [25]

Таблица П3 – Условия получения и показатели качества бисульфитной целлюлозы