2. Заварка

2.1. Согласно имеющимся литературным данным [1] во время терпентинной сдувки выделяется 90 кг пара на 1 т а.с.д. Следовательно, в нашем случае выделится (P₁) кг пара:

P₁= 90 =176,0 кг пара.

2.2. При сдувке происходит также переброс щёлока, т.е. унос его с паром в капельно-жидкой форме. Примем, что переброс щёлока при терпентинной сдувке составляет 1% от начального объёма жидкости V в котле (Р₂):

Р₂ = V*0,01 =8213,4*0,01 = 82,13 л (кг) ≈ 82,1л.

2.3. В результате испарения (Р₁) и переброса щёлока (Р₂) при терпентинной сдувке количество жидкости в котле к концу заварки составит (V₄):

V₄ = V - (P₁ + P₂) = 8213,4 - (176,0 +82,1) = 7955,3 л (кг).

2.4. Среднеарифметическое количество жидкости во время заварки (V₅):

V₅ = = 8084,35 л (кг).

2.5. Согласно графику изменения выхода в процессе варки (рис.1) на этой стадии – 64,5%. Тогда количество органических веществ растворяющихся за время заварки (S₁), составит:

100% - 64,5% = 35,5% Соответственно:

S₁ = Д*0,355 = 1955,56*0,355 = 694,22 кг органических веществ.

2.6. По литературным данным [2] при варке хвойной (сосновой) древесин во время сдувки уходят из котла летучие продукты:

Скипидар – 11 кг

Метиловый спирт - 5 кг

Метилмеркаптан - 1 кг

Диметилсульфид - З кг

Итого - 20 кг

2.7. С учётом 20 кг летучих продуктов, уходящих при терпентинной сдувке при варке хвойной древесины, в раствор перейдёт (S₂) органических веществ:

S₂= S₁- 20 = 694,22 - 20 = 674,22 кг органических веществ в растворе.

2.8. Вместе с органическими веществами чёрного щёлока, закачанного в котёл, к концу заварки в растворе будет органических веществ (S₃):

S₃= S + S₂ = 425,88 + 674,22 = 1100,10 кг органических веществ в растворе.

2.9. Среднеарифметическое количество органических веществ, находящихся в растворе в период заварки (S₄):

S₄= = 762,99 кг органических веществ,

2.10. Средняя концентрация растворённых органических веществ во время заварки (О₁):

О₁= = 94,379 г/л = 0,094379 кг/л органических веществ.

2.11. Средняя концентрация минеральных веществ во время заварки (C_MИH1):

C_MИH1= = 87,375 г/л = 0,087375 кг/л минеральных веществ.

2.12. Уходит органических веществ с перебросом щёлока (S₅):

S₅ = O₁*P₂ = 0,094379 * 82,1 = 7,75 кг органических веществ.

2.13. Уходит минеральных веществ с перебросом щёлока (M₄):

М₄ = С_мин.1 ˣР₂= 0,087375 * 82,1 = 7,17 кг минеральных веществ.

2.14. Остаётся в котле к концу заварки твёрдого вещества древесины (Д₁):

Д₁ = Д - S₁= 1955,56 - 694,22 = 1261,34 кг древесины.

2.15. Остаётся минеральных веществ в чёрном щёлоке (М₅):

M₅ = М₃ – М₄ = 706,37 – 7,17 = 699,2 кг минеральных веществ.

2.16 Остаётся органических веществ в чёрном щёлоке (S₆):

S₆ = S₃ - S₅ = 1100,10 - 7,75 = 1092,35 кг органических веществ.

Итоговый материальный баланс заварки представлен в табл. 2

3. Варка

В период стоянки на конечной температуре после заварки происходит дальнейшее растворение древесины, и выход снижается до 46,5%, т.е. после заварки дополнительно растворяется древесины:

А = 64,5% - 46,5% = 18,0%.

3.1. Соответственно, в раствор переходит органических веществ древесины (S₇):

S₇ = Д*0,18 = 1955,56*0,18 = 352,0 кг органических веществ древесины.

3.2. Остаётся твёрдого вещества древесины (Д₂) после стоянки на конечной температуре, т.е. после стадии «варка»:

Д₂ = Д₁ - S₇ = 1261,34 – 352,0 = 909,34 кг древесного вещества (целлюлозы).

3.3. Всего растворено органических веществ в чёрном щёлоке (S₈):

S₈ = S₆ + S₇ = 1092,35 + 352,0 = 1444,35 кг органических веществ.

Итоговый материальный баланс стадии «Варка» приведён в таблице 3.

Таблица 2

Материальный баланс процесса «Заварка»

Вещества	Перед началом заварки	По окончании процесса заварки
		Уходит при сдувке		Итого уходит	Переходит в раствор	Осталось в котле к концу заварки
		В виде паров	С пере-бросами
1	2	3	4	5	6	7
1. Вода, л (кг)	8213,4	176,0	82,1	258,1		7955,3
2. органические вещества, кг: - древесина; - летучие продукты; - растворённые в щёлоке	1955,56				674,22*↓	1261,34
		20		20
	425,88		7,75	7,75	*→	1092,35*
3. минеральные вещества, кг	706,37		7,17	7,17		699,2
ВСЕГО:	11301,21	196	97,02	293,02	674,22	11008,19
В т.ч. «всей Na2O»	525,57		5,34	5,34		520,24

*Переходит в чёрный щёлок в состав растворённых органических веществ и учитывается там (*), т.е. из системы не выводится. Соответственно, баланс системы:

∑ = гр.(7 + 5) = 11008,19 + 293,02 = 11301,21 кг = гр.2.

Таблица 3

Материальный баланс стадии «Варка»

Вещества	Было в котле к концу заварки	По окончании стадии «варка»
		Переходит в раствор (в ч. щ.)	Итого в котле остаётся
1. Вода, л (кг)	7955,3		7955,3
2. Органические вещества: -древесина(целлюлоза) -растворённые в чёрном щёлоке	1261,34	352,0*↓	909,34
	1092,35	*→	1444,35
3. Минеральные вещества	699,2		699,2
ВСЕГО:	11008,19	352,0*	11008,19
В т.ч. «всей Na2O»	520,24		520,24