Sulfaat cellulose

!

''!'

J

1

,

.

SULFAAT CELLULOSE.

Verslag bij het fabrieksschema. N. Rodenburg.

Het sulfaat proces, om cellulose uit hout te bereiden, dateert uit

1889.

In de kookvloeistof zijn in hoofdzaak NaOH en Na

2S aan-wezig. De naam "sulfaat proces" is in zoverre misleidend, om-dat Na2S04 geen bestanddeel is van de kookvloeistof, of althans practisch niet, het wordt slechts gebruikt, om, na gereduceerd te zijn tot Na₂S, de alkali verliezen aan te vullen.

Het Xraft proces is een variatie van het normale sulfaat proces, de kooktijd wordt kort gehouden, waardoor een donker gekleurde pulp ontstaat, van buitengewone sterkte.

Met behulp van moderne bleekmethoden is het tegenwoordig eveneens mogelijk deze pulp te bleken tot een zeer hoge graad van witheid en met behoud van zijn sterkte eigenschappen.

Schematisch kunnen wij het proces als volgt voorstellen:

kookio03

~

>-v

/ I

I

"

grondstof kookvloei-stof condities terugwinning der chemica-liën

I

~

.

I

::

constructie-materialen

Overzicht van de voornaamste processen voor cellulose bereiding. Kraft proces. Sulfiet proces.

practisch elke hout- meest naaldhout.

Soda proces zie kraft.

soort, zowel naald-als loofhou t.

12.5

10

opl.van NaOR, Na 2S, Na2CO,' ca 58.610

NaOR, 27.110 Na2S,14.31o Na2C03 . lignine wordt opgelost door NaOR en Na 2S goed ontschorsen is nOdig.

710

S02 opl.,waarvan 4.510 als zwaveligzuur

2.,

10

als Ca bisulfiet

12.5

10

opl.van NaOR en Na 2cO, in verh.85/15 oplossende werking door Na OH

2-5 uur, temp.ca 1700 7-12 uur, temp.ca 1400

6-8

uur, temp.ca 1750 C, druk ca 7 atm.

practisch volledig, tevens stoom produ~­

tie door lignine ver-branding. Verliezen aanvullen met Na~04

kookketels,pijplei-C, druk ca 5 atm. C, druk ca 7 atm. S02.Ue kookvloeistof NaOR wordt practisch wordt weggegooid. Uit- volledig

teruggewon-gebreide research voor nen. Verliezen worden toepassingsmogelijkh~ aangevuld met Na₂CO, den van afvalvloe~f

Kookketels beklede~ zie kraft dingen en pompen van met zuurvaste steen.

gewoon staal. Al kali

aDe

Appendages van roest-vloeistof werkt niet vrij staal

sterk corroderend

X.v. roestvrij staal

pulp eigen- Bruine kleur. Vrij Vuil witte kleur.Ge-makkelijk bleekbaar, minder sterk als kraft

Bruine kleur.Gemakke-lijk bleekbaar.Minder sterk dan kraft of sulflet schappen moeilijk te bleken.

Zeer sterke vezels

toepassingen Sterk pakpapier. Gebleekt voor boek-cementzakken e.d. druk, sanitaire Uit gebleekte kraft: doeleinden

sterk wit papier

meestal mengen met andere soorten.

boekdruk en sanitaire doeleinden

,

..

Wij zullen nu de eigenlijke cellulose ~eiding aan een nadere bespreking onderwerpen, het terugwinnen der gebruikte chemicaliën is behandeld door Ir M. Oosting.

Het ruw ontschorste hout wordt in grote halanaehines tot kleine stukjes ("chips") gehakt, met een lengte van ca 2 cm, en een dikte van

i

cm.

De hakmDhine is uitgerust met een schijf welke roteert met een snelheid van 300-400 omwentelingen per minuut. Op de

schijf zijn

8,

10 ot 12 messen aangebracht. ~ schijf ca

3

m. De chips worden via een transportband naar een opslagplaats boven de kookketels getransporteerd.

In de kookketels (ttdigesters") worden de chips onder druk behandeld met de ver se loog ("whi te li,"or ") tevens wordt ook afvalloog (black li4uor) toegevoegd als verdunnings vloeistof van de verse loog, om te zorgen dat alle chips onder de

vloei-stof staan. Men gebruikt hiervoor atvalloog en geen water om het verdampstation niet extra te belasten, naderhand. De alkali wordt op verschillende manieren verbruikt. Men neemt aan dat in hoofdzaak de volgende reacties plaats vinden: 1)

1_

fb

v

'r' ~

r

rea:

_

~

.

~

"

~

..

".

~

"

~

"

~

_._

~

.

~

_

e;;~!?-~

_

'

..

_.

~

L

_

~

_

~

.

t,

doen

oplossen van pOlysacchariden,

I

1,""-1

~.It,~..-_____ ---3l--neutralisatie van verschillende organische zuren, 4) reactie

. met harsachtige stoffen en

5)

adsorptie door cellulose vezels. Het is uiteraard de bedoeling de lignine en andere niet-cellulose bestanddelen te verwijderen uit het hout, maar ook cellulose is gevoelig voor zwak alkalische oplossingen bij ~

o

temperatuur boven 100

c.

Bij 1600 C wordt lignine e.d. ca twaalf maal zo snel verwijderd als de cellulose zelf, maar bij hogere temperatuur neemt deze verhouding af, de hoeveelheid cellulose die dan in oplossing gaat kan dan zelfs ongeveer gelijk worden aan de hoeveelheid lignine die wordt verwijderd.

Het juiste reactie verloop tussen de alkalische vloeistof en de lignine is nog niet geheel bekend.

Men neemt echter aan dat de phenolische hydroxyl groepen in het lignine molecuul Na zouten vormen.

Hydrolyse van methoxyl groepen zou een bron van nieuwe hydroxylgroepen kunnen zijn. Deze opvattingen worden gesteund

r'J

/

I~

door de aanwezigheid van methanol in de afvalloog en door het feit dat het methoxyl gehalte van de lignine, verwijderd tijdens het kookproces, geringer is dan die van de oorspronke-lijke lignine.

Beschouwen wij thans de invloed van het Na₂S.

Door

hYd~~YSe

ontstaat natrium hydrosulfide volgens: Na₂S

t

H₂₀ ~ NaOH + NaSH.

Het hydrosulfide reageert met lignine onder vorming van thio lignine. Deze reactie maakt de lignine gemakkelijker op-losbaar in de alkali, waardoor zowel de temperatuur als de tijd, nodig voor het kookproces,

~kunnen

worden.

Men nam vroeger aan dat het NaSH regeerde met een car-boxylgroep, onder vorming van een betrekkelijk onstabiele mercaptaan groep, welke iets zuurder zou zijn dan een

phe-nolische hydroxylgroep, waardoor het oplossen in alkali sneller zou plaats vinden:

,/S-Na lignine - C

=

0 + NaSH --+ lignine - C'OH

H H

Aan Hägglund en zijn medewerkers is echter gebleken, dat deze reactie niet plaats vindt, immers, slechts een zeer klein gedeelte van de lignine gaat in oplossing wanneer men hout kookt met een zuivere oplossing van NaSH.

Men neemt tegenwoordig aan, dat het oplossen van de lig-nine in twee tra)pen plaats vindt. De eerste trap zou de ver-vanging van hydroxyl groepen door, in alkalisch milieu

on-stabiele mercaptaan groepen inhouden, welke dan omgezet worden in sulfide groepen, waardoor de lignine nog onoplosbaar blijft.

De tweede trap zou een hydrolytische splitsing van het lignine molecuul omvatten, in de aanwezigheid van alkali, waardoor vrije phenolische hydroxyl groepen gevormd zouden worden, welke de lignine oplosbaar maken in alkali. Deze

hydro-lytische splitsing zou bevorderd worden door de aanwezigheid van zwavel in het lignine molecuul.

Het blijkt, dat bij een zwavelgehalte groter dan 5~, de lignine gemakkelijk in alkali oplosbaar is.

De digester inhoud wordt op temperatuur gebracht, door met een pomp de kookvloeistof voortdurend door een warmte-wisselaar rond te pompen. uok het direct in blazen van stoom

I ~ •

I ~

I~

vindt nog veel plaats.

Zijn de chips voldoende lang gekookt, dan wordt de in-houd van een digester boven in een "blow tank" geblazen.

Boven uit de blow tank ontsnapt stoom die gecondenseerd wordt in een condensor.

In de blow tank wordt met behulp van afvalloog het

vaste stof ~ van

1,

10

op

2.,10

gebracht, om de massa te kunnen

verpompen.

Via een kleine tank, waar de consistentie van de pulp

nauwkeurig geregeld kan worden, wordt de pulp naar de vacuum

filters gepompt, na eerst nog een zeef gepasseerd te zijn

waar de grote stukken, knoesten e.d. verwijderd worden.

Het Vlassen van de pulp geschiedt in twee iIi serie

ge-schakelde roterende vacuum filters, met zo min mogeli3k was-water.

De op deze manier zo goed mogelijk van afvalloog

gerei-nigde pulp wordt vervolgens gezeefd en gaat dan naar de papiermachine.

De zeef, waardoor de cellulose uiteindelijk gesorteerd wordt, is in ons geval als volgt geconstrueerd:

De cylindervormige zeef is aan het huis van het appa-raat bevestigd. In de zeef bevinden zich gaatjes in de orde

van grootte 1,8 - 2" mmo

Door het toestel loopt een as, waarop een trommel be-vestigd is, die voorzien is van schoepen, zowel aan de bin-nen- als aan de buitenkant.

De schoepen zijn steeds paarsgewijs aangebracht en wel

zodanig dat de binnenschoep in de draairichting van de trom-mel iets achter blijft ten opzichte van de buitenschoep.

Tussen de beide schoepen is nu de trommel doorboord. Het benodigde water stroomt in de roterende trommel (ca

200 omw./min.) en wordt door de schoepen in de ruimte tussen

de trommel en de zeef geslingerd.

De te sorteren vezelmassa wordt axiaal ingevoerd tussen

de trommel en de zeef.

Met het water verdwijnen de fijne vezels door de zeet,

de grove stukjes blijven achter, zij worden apart verwijderd.

~

I

De verdunde afvalloog wordt tenslotte in een sextuple

effect verdampstation ingedampt tot een vaste stof gehalte

van 48-54

to.

Deze zeer geconcentreerde afvalloog wordt dan gesproeid

in een regeneratie oven, waar de vloeistof verbrandt, dank

zij het hoge gehalte aan organische stoffen. De anorganische

bestanddelen van de brandstof worden in gesmolten toestand

onderaan de oven afgetapt. De oven zelf is een speciaal

soort hoge druk waterpijp ketel, zoals b.v. wordt vervaar-digd door de firma Babcock and Wilcox.

In het verdampstation wordt de afvalloog in tegenstroom

door de zes Kestnèr verdampers gestuurd, omdat tijdens het

indampen de viscositeit aanzienlijk toeneemt.

De verdunde vloeistof treedt naar binnen in het laatste en koudste lichaam en verlaat het station geconcentreerd in

het eerste lichaam, waar de hoogste temperatuur heerst.

Doordat we echter in tegenstroom werken, moet de

vloei-stof steeds van het voorgaande lichaam naar het volgende gepompt worden.

Materiaal balans.

Wij nemn een productie aan van 125 ton cellulose per dag, stellen wij het rendement van de cellulose winning uit hout op ';do, dan hbben wij dus ca 250 ton hout: per dag nodig.

Een digester verwerkt per "chargell _{23 ton natte chips}

10 ton water + I, ton vaste stof, waarvan 6,5 ton cellulose. Per dag dus aan natte chips:

g2~

x 23

=

460 ton/dag .

• ,/ 460

Aan water wordt per dag in de digesters verwerkt: ~ x 10

=

211 ton water/dag.

Per digester wordt per charge 760 ft 3 kookloog toege-voegd op 2, ton natte chips.

Per dag wordt dus aan kookloog toegevoegd:

460 3 3/

~ x 760 x 28.3 dm

=

426 m dag.

Per digester wordt per charge ook nog afvalloog toege-voegd, ter verdunning van de verse kookloo1, en wel 525 ft' per charge van 23 ton natte chips.

Per dag dus totaal

~

x 525 x 28.3 dm3

=

297 m3/dag.

In de blow tanks wordt het vaste stof gehalte op 2.510 gebracht.

Aan vloeistof komt per dag in de blow tanks:

211 + 426 + 297

=

934 m3

=

1020 ton (s.g. afval loog

=

1.09)

Hierop bevindt zich 125 ton cellulose, het

10

vaste stof

ge-halte bedraagt dus dan

~20l!5l25

x 100

=

10.910.

Tot verdunning tot een vaste stof

10

van 2.5

10

is dus per

dag aan afvalloog nodig: 5000 - 1145

=

3855 ton/dag _

3.530

m'/dag.

Om de hoeveelheid afvalloog te berekenen, die per dag naar de verdampers gaat, beschouwen wij een natrium-balans over het systeem: digesters

+

blow tanks

+

zeef + filters +

was vloeistoffen.

Natrium komt het systeem binnen in de kook1oog en ver-laat het via de afvalloog leiding naar de verdampers en in de cellulose laag die van de vacuum filters afkomt.

I I·

\F /

\ ,(ti ! ~'l' /

~ ~'J~Y

_V'·)

_/

/

I,j I 1

De cellulose die van de filters komt bevat nog 40 lb.

Na₂0/ton pulp.

De afvalloog bevat 1510 vaste stof, als volgt verdeeld: 3000 lb. afvalloog bevat 1200 lb. Na

20 en 1800 lb. organische

stof. In de afvalloog is dus aan Na20 aanwezig:

~

x 15 10

=

6 10·

Er _{in gaat dus aan Na 2}0:

460 760 6.7x 0.4,5 46 t /d . N 0

~ X X 1000

=

on ag

aan a

_{2 •}

Met de cellulose verdwijnt: 125 x 40 x

~ö66

=

2 ton/dag.

Hieruit volgt dat per dag 44 ton Na20 in afvalloog naar de

verdampers gestuurd wordt.

Aan afvalloog verdwijnt dus naar de verdampers:

100 /

~ x 44

=

730 ton dag.

De pulp komt van de filters in een 17~ consistentie:

Per dag passeert dus over de filters 12, ton cellulose en

1~5

x 83

=

610 ton water/dag.

De hoeveelheid vers waswater die op de filters gedoteerd wordt, hangt samen met de hoeveelheid stoom, die uit de blow

tanks wordt afgeblazen. Deze hoeveelheid stellen wij arbitrai~

op 26 ton/dag.

Beschouwen wij thans een water balans voor het systeem:

digesters + blow tanks + filters:

Water treedt in het systeem via de chips, de kookloog

en het waswater op de filters, resp.: 211, (426 x 1.09

x

0.875)

(s.g. kookloog 1.09, 12.,10 vaste stof gehalte) en

x ton water/dagjuit het systeem gaat water via de stoom bij het afblazen, de afvalloog en via de cellulose.

Dit wordt dus resp. 26, 730 x 0,8, (1,10 vaste stof in

afvalloog) en 610 ton water/dag.

Hieruit dus

x

=

26 + 730 x 0.8, + 610 - 211 - 426

x

1.09 x

0.87.5

x

=

640 ton water/dag.

In de zextuple effect verdampers moet het percentage

---I~

vaste stof van de afvalloog geconcentreerd worden van 1510 naar 5010.

In de afvalloog, 730 ton/dag is dus 110 ton vaste stof aanwezig en 620 ton water/dag.

Uit de verdampers krijgen wij 110 ton vaste stof en 110 ton water, per dag moeten wij dus 510 ton water ver-dampen.

Wij willen het schema nu nog iets nader beschouwen:

Wat de digesters betreft, nemen wij aan dat we 4 kookketels continu in bedrijf hebben, met 1 ketel in reserve, dus in

totaal 5 ketels.

We verwerken totaal 460 ton natte chips per dag, dus per ketel 115 ton natte chips/dag.

Per charge wordt 23 ton ch~ps verwerkt, dus per ketel zijn er 5 charges/dag.

Elke charge duurt

~4

=

4

h

~.

48 min.

De digesters zijn staande ketels met buiten circulatie van de vloeistof.

De samenstelling van de kookloog is als volgt:

l2.5~ vaste stof gehalte.

Na 2C03 1,6 lb./cub.ft. vloeistof NaOH 4,1

_"

ft

"

Na2S

1,9

_"

ti n Na2S04 0,1

"

« « Na2S203 0,05 te « ft

Een digester wordt in twee blow-tanks uitgeblazen, waar dan de verdunning der stof met afvalloog plaats vindt. Voor een goede menging wordt zorg gedragen door een roerder die in de bodem van de blow tank aanwezig is.

Vanuit de blow tanks gaat de pulp, via een tank, waar de consistentie nauwkeurig geregeld wordt, naar de zeef, waar de grove stukken uitgezeefd worden, en dan naar de

vacuum filters.

Wordt de consistentie in de regeltank te hoog, dan neemt de belasting van de motor die het roerwerk hierin aandrijft toe, waardoor, via een terugkoppeling op de toevoerleiding

1

-..

voor afvalloog, meer vleeistof in de tank toegelaten wordt.

Vervolgens wordt de massa over de vacuum filters gevoerd. De capaciteit van de filters bedraagt ongeveer 1,2 ton pulp per sq. ft. draad opp./dag.

Wij verwerken 125 ton cellulose/dag, dus het filter opp.

bedraagt:

î:~

=

104 ft.

Wij nemen hiervoor filters met een diameter van 1.5 m

en een lengte van 2 m.

Tenslotte wordt de pulp nog gesorteerd in een zeef, in

ons geval van het type Biffar

&

Jung.

De capaciteit van zo'n zeef is ca 25 ton cellulose/dag, wij hebben dus

5

zeven nodig .

... I IT

1

1;

of

f

I L- Q= UAjt

T2.

r

t1-

₌

.A!

t

:zR

'7 _{I I}

i,

-'

!2,R : hi t

~

+ ho dQ.

=

U

(T-t) a"dL -~L

aft is oppervlak in ft2 per ft pijp, dus a"dL

=

dA Tevens geldt:

dQ.

=

WCdt

=

wcdt. W

=

warme vloeistof stroom lb/hr C

=

spec.warmte B~/(lb){oF).

WC(T-T_{2 )}

=

_{wc(t-tl )} (Balans van L

=

0 tot L

=

X)

Hieruit is Topte lossen: T • T2 +

~~

_{(t-tl )}

ciQ,. wecit

~

U _[T2

+

~ (t-tl)-~

a"dL

Integratie van dL van 0 naar L en van dt van t, naa~ t

2 levert:

IJ

ta -

4

t,

Q

=

UA. ln IJ +'f./4t ;: UA x tMTD

1

waarbij de volgende veronderstellingen gedaan werden:

1) overall-coëff U constant; 2) vloeistof stroom constant;

3)

spec. warmte constant; 4) geen phase veranderingen; ,) geen warmte verliezen.

Men kan echter aannemen dat U lineair met de temperatuur varieert:

u

=

at (1 + b~

Wij vinden dan:

Film coëfficienten voor vloeistoffen in pijpen:

Voor

i~~/

(

l

o.g

~

\

'1'3

/

\0./1.(

turbUlentleJeldt: hiD

=

.

q

027

j

I

(i.#

)

(i

)

)!

:

l!G

e

(J)

:JiJ

.16

(

/

k/ Lv;

'

!(

'~

J

= t;V.;(I. f. AtJct;..c/

~

~

Y

.

I

I

·

..

, f

-/3

\

-o.ly

Met behulp van tabellen waarin jH

=

(hiD)

(~)dt)alS

functie

van

~

is uitgezet, is hi te berekenen.

G

=

massa snelheid, het product van dichtheid en snelheid,

met dimensie ML-2

r-

I

Deze grootheid in onafhankelijk van de druk en de temperatuur.

Vuilfactoren.

Verwaarlozen wij de pijpweerstand, dan is:

I

U

u

=

hio hio. ho + ho

Tijdens het bedrijf zet zich echter binnen en buiten de pij-pen een vuillaag af.

Bij het ontwerpen houdt men hiermee rekening door twee

vuilfactoren in te voeren, Rdi' betrokken op,de binnen

dia-meter van de pijp en R_do' de vuilfactor voor de vloeistof

bui-ten de pijpen.

De waarde van U, verkregen _{uit h io en ho noemt men wel}

de zuivere overall coëfficient U_c' de coëfficient waarin de

vuil wee~stand begrepen is, noemt men de ontwerp overall

coëffieient UDo

I

•

I

+ Rdi + _Rdo of, daar Rd Rdi + R_do

UD U_e

-

-I I

+

Rd·

U

_D

=

_tte

Drukverliezen in pijpen.

Sieder en Tate hebben een vergelijking afgeleid voor het

druk-verlies, dat optreedt, wa~er daarin een vloeistof stroomt,

die verhit of afgekoeld wordt.

6 P :::;

r

G

41

L'h

.5.22xIO~ODe S psf .

~

is een dimensielose wrijvingsfaetor, die uit een grafiek

I

-I

"

G

=

massa snelheid L

=

lengte der pijp n

=

aantal pijppassages D ;;: diameter der pijp

tt

s

=

specifiek gewicht t.o"v" water.

Het drukverlies in de romp van de wisselaar is afhanke-lijk van het aantal malen dat de vloeistofstroom de bundel kruist, en van de diameter van de romp.

psf

De

=

equivalente diameter. Filmcoëfficient voor de romp.

Evenals voor stroming in de pijpen is hier een dimensie-102e warmte overdrachtsfactor jH i~evoer4, die bepaald kan

{ hD

(

t'!M)

-

'13

/A1.

I-O·/V'

worden uit tabellen waarin jH

=

1:

(1r

I~JiS uitgezet als functie van Reynolds,

waarin echter fictieve waarden voor de equivalente diameter De en de massa snelheid G gebruikt worden.

Het maximum stroom oppervlak aan de rompkant wordt als volgt berekend:

De lengte van het stroom oppervlak nemen we gelijk aan de keer schot afstand B. Indien de binnendiameter van de romp gedeeld wordt door de hart afstand van de pijpen, dan geeft dit een aantal pijpen, die we aan kunnen nemen in het midden van de romp.

Voor elke pijp hebben we C'x 1 inch kruisstroom opp. per inch keer schot afstand.

Het rompkant stroom opp. is dan

_a

=

FT

ID

_{x 144}

C' B _{ft .} 2

De massa snelheid is G

=

W/a.

e

f .

r

..

!..t

-oe ~ /(;f.0U- ciJ 1(j)1--.

I

"

Onder equivalente diameter verstaat men een grootheid gelijk aan 4

x

de hydraulische straal.

De hydraulische straal is de straal van een pijp, equivalent aan het dwars oppervlak van de betrokken stroom.

Deze straal is de verhouding tussen het stroom oppervlak en de bevochtigde omtrek. 4 x stroom opp_ omtrek 4 x

cpi -

lldo~

/4) 1J do ft. in.

Voor fiet ontwerpen van de warmtewisselaar, aan de kook-ketel verbonden, gaan wij nu uit van de volgende

veronder-stellingen.

De circulerende vloeistof beschouwen wij als een 1110

NaOH oplossing.

Wij berekenen de warmtewisselaar zodanig, dat deze in staat is de inhoud der kookketel in 2 uur op te warmen van

70-340

0

F.

Wij nemen een vuilfactor aan van minimaal R

=

0.001 (hr)(ft2)(oF)/Btu

Stoom stroomt door de pijpen.

Voor de warmte overdrachts coäfficient van stoom nemen wij

Het drukverlies van de stoom stellen wij op de helft van het drukverlies van een vloeistof in de pijpen.

Het toegestane drukverlies voor stoom in een wisselaar met twee pijppassages is klein, het ligt in de orde van grootte 1.0 psi.

Het toegestane drukverlies voor de vloeistof buiten de pijpen bedraagt ca 10 psi.

"

~~~o~i

Üit

!

~o

,!.i

c;{h

KCiJ,

qa1

·ft.

t-

W

lj

~

b/qvu.

---,

.

,

-Berekening.

Een charge van een kookketel bestaat uit:

760

ft

3

kookloog .

.52.5

ft

3

afvalloog.

23

ton hout, waarvan

10

ton water.

De kookloog bevat

12

•

.5

10

vaste stof, de afvalloog

1.510.

Kookloog:

7601~0~8.3

=

21

•

.5

m

3

=

21

•

.5

x

1.09

=

23.4

ton hiervan

20.5

ton water en

2.9

ton vast.

afvalloog:

.52.51~0~8.3 ~

14.8

m

3

=

14.8

x

1.09

=

16.2

ton waarvan

13.8

ton water en

2.4

ton vast.

Ter vereenvoudiging beschouwen wij de kookvloeistof nu als een 11~ NaOH oplossing.

Aan vloeistof hebben wij nu

49.6

ton, die in

2

uur opgewarmd moet worden van 700 naar

3400

F.

6

49· 600

__

49·

=

0.4.54

109.300

lb.

Per uur op te warmen:

54.650

lb.

spec. warmte der oplossing:

0.88

Btu/(lb) (oF)

Warmte balans:

kookloog:

54.650

x

0.88 (340-70)

=

12.980.000

Btu/hr

=

12.980.000

Btu/hr stoom

(4000

F)

1.5.730

x

826

De gemiddelde temperatuur der kookloog:

tI

+

t 2

70+340

20~0

F.

2

=

2

= ./

Beschouwen wij het logarithmisch gemiddelde temperatuurver-schil.

IMTD .::

( Tl -t i ) - ( T, - t2. )

ln(TI-t,) /(T

..

LMTD 330-60

=

2..3 10g3307 60

=

270 2·3 log .5 • .5

=

Neem aan UD

=

2.50

Het oppervlak wordt dan gegeven door

Ä= 12.980.000 _ 327 ft_{2.50 x 1.59 -} 2 _.

Neem aan: 16' 0" pijpen 1" buiten diamter.

a"

=

0.2618 ftQ../tt

BY\G 11

Het aantal bedraagt: ₃₂₇

₌

16'0"

x

0.2618 78.

In een pijpentabel vinden wij 76 pijpen gerangschikt volgens

een vierkant patroon, steek 1i inch, in een romp met

binnen-diameter

l5t

in. Twee pijpenpassages.

Het gecorrigeerde oppervlak wordt dus:

A

=

76 x 16 x 0.2618

=

318 tt~.

Gecorrigeerde

U

_n

(ontwerp overall coëfficiënt)

UD

=

~

_

12.980.000 _ 2.57

Ä t - 318 x 1.59

-Beschouwen wij nu eerst de pijpen. Stoom in de pijpen:

a'

=

0.479 in '2. a

=

Na'/144 n

=

76 x 0.479/144 x 2

=

0.126

ft~

Massa snelheid. Bij

T

=

4000

F.

~stoom

=

0.0162 x 2.42

=

0.039 1 b/ (ft) (hr) D

=

0'i~2

=

0.065 ft. DG R~

=

~

=

_{0.06.5 x 124.400/0•039}

=

207·000

I •

•

,

Beschouwen wij thans de rompkant.

Neem een aantal keer schotten aan op 5 inch afstand (= B)

a

=

ID x

ct

x _{B/ 144 P}r ID =(~ binnen ~ romp

-

15·25 x 0.25 x _5/144 x 1.25

c'

=

afstand tussen pijpen

-2

_P

_r

₌

steek der pijpen

•

0.106 ft . G

=

W/a

=

54.650/0.106

=

516.000 lb/(hr) (ft!) Bij t

=

2050 F ~

=

0.43 cp

=

0.43 x 2.42

=

1.041b/(ft}(hr}

D~

=

~

=

0.08, ft. ~

=

DG~

=

0.083 x 516.00°/1.04

=

40.900 jH

=

120

Bij 2050

~

geldt K

=

0.9

~ater

K

=

thermische

geleidbaar-heid

Beschouwen wij nu het drukverlies:

R

oIl}:ka nt Voor R(

=

40.900

f

=

0.0016 .Aantal passages: N + 1

=

12;L/B

=

_{12 x 16/5}

=

38 D

=

15.25/12

=

1.27 ft. Stoomkant: In de pijpen.

spec.vo1ume stoom bij 4000

F:

v

=

1.86 ft3/_{1b •}

s

=

spec. gewicht

=

=

1

=

0.0086

1.86

x

62.5

..

•

I

I

"

-=

10 5.22 x 10 x

D

x s '2. 0.0016x516000 xl. 27x38 5.22x101e> xO.083x1.12 Voor R~

=

207.000 f

=

0.00012 J\ P. _ ~ .:.fG:::...~....:L=-l1.1..L.-_ _ _ LoL r - '2 10 5.22x10 xDxS 2

=

t

O.00012x124400 x16x2 _ 5. 22x10 10 xO. 065xO. 0086

-=

4.2 psi

=

1.09 psi . U c

=

hio X ho hlo + ho

=

1500x708

=

481 1500 +708

U_c

=

zuivere overall coëfficiëmt

R

=

U(-U~

=

481-251

=

0.0018

U~ U_b 481x257

(hr) (ft 2) (oF) /Btu

RJ:)

=

vui1factor.

De warmte wisselaar kan tenslotte als volgt gekarakteriseerd worden: Romp binnendiameter: 15i lf Keerschotafstand 5" aantal schotten 37 passages 1 I-

1

r

1 11 - L,

I

₍

I I ₁ I \ \ :-I \~ lli ~" '

.

'l ' -- , Pijpen aantal 76 lengte 16'0" buitendiameter 1" BWG 11 steek

1

i

"

patroon: vierkant passages 2 -,

[JI

I U ---- - ,-- _l ,In _[îl 'I

[

" I J

-I

·

I

I t

Liter§tuur.

I} J.P.

CASEY:

Pulp and Paper. Vol. I. Interseienee Ine. New York 19.52

2) J. NEWELL STEPHENSON: Pulp and Paper Manufaeture. Vol. I.

3)

4)

5)

"'. 6)

MeGraw HilI 1950

E. SUTERMEISTER: Chamistry of fulp and Papermaking. John Wiley Ine. 1946

F.

MULLER: Die Papierfabrikation und ihre Masehinen. Güntter Staib Verlag 1940

F.G. SAWYER, W.F. HOLZER, L.D. MeLOTHLIN: Ind.

&

Eng. Chemistry: 42, 756, 1950

D.~. KERN: Proeess Heat Transfer. Me Graw HilI 19.50