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
qподг =1000–17,5=982,5 кг.
Выход пироксилина после нитрации
q?нитр.1=qподг?kн,
где kн – коэффициент выхода пироксилина после нитрации, равный
где kн=1,754 – теоретический коэффициент выхода для пироксилина №1 (см. расчет баланса кислот, подраздел 8.2); ?=92 % – содержание в целлюлозе ?-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
qпр. 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
qок. 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 qнитр.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 qнитр.2 запишем уравнение материального баланса для фазы нитрации:
откуда
q?нитр.2=1,012 qнитр.2.
Подставив это значение в предыдущее уравнение, получим
qнитр.2=389,8 кг.
Количество пироксилина №2, получаемое при нитрации целлюлозы, равно
q?нитр.2= qподг ?kн,
где qподг – количество целлюлозы, поступающее на фазу нитрации с фазы подготовки целлюлозы; – коэффициент выхода пироксилина при нитрации; kт=1,647 – теоретический коэффициент выхода пироксилина №2 (см. расчет баланса кислот, подраздел 8.2); ?=97,5 – содержание ?-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 qлов 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 (qлов) в записанные выше выражения для количеств смесевого пироксилина по фазам, получим:
– количество смесевого пироксилина, поступающего с фазы смешения общих партий на очистку в ловушках,
qсм =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,
qоч =1779,76+0,986?207,3=1984,16 кг
и возвратные отходы при очистке в ловушках
– количество пироксилина, поступающее на фазу водоотжима,