 |
Целлюлозно-бумажная промышленность
|
|
|
|
Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) занимает первое место по количеству перерабатываемой древесины в год. Основными конечными продуктами ЦБП являются древесная целлюлоза, древесные волокнистые полуфабрикаты (полуцеллюлоза, древесная масса и др.), бумага и картон.
В настоящее время почти все виды бумаги и картона получают из древесной целлюлозы и других древесных волокнистых полуфабрикатов.
Древесная целлюлоза является основным сырьем для получения искусственных волокон (ацетатных, вискозных), из которых производят различные ткани, например, шелк. Из древесной целлюлозы получают различные полимерные пленки, лаки, пластмассы, бездымный порох.
Рассмотрим типовые функциональные схемы получения основных видов продукции ЦБП.
Технология целлюлозы.
Процесс получения целлюлозы сводится к освобождению ее от лигнина, гемицеллюлоз и экстрактивных веществ способом химической обработки. Часто процесс получения целлюлозы называют процессом делигнификации или процессом «варки» целлюлозы. Под варкой целлюлозы понимают обработку растительного сырья раствором химических реагентов при повышенных температуре и давлении в аппаратах периодического или непрерывного действия (варочных котлах). Применяемый раствор химикатов называют варочным раствором.
Продукт делигнификации древесины называют технической целлюлозой. В зависимости от выхода продукта делигнификации (отношения массы продукта к массе исходного растительного сырья) получают:
· полуцеллюлозу (выход 80-60 % масс.), содержит 15-20 % лигнина;
· целлюлозу высокого выхода, ЦВВ (выход 60-50 % масс.), содержит 10-15 % лигнина;
· целлюлозу нормального выхода, ЦНВ (выход 50-40 % масс.), содержит до 8 % лигнина.
|
|
|
Техническая целлюлоза, содержащая значительное количество других компонентов древесины, имеет относительно низкую степень белизны и может называться небеленой целлюлозой.
Для получения целлюлозы с высокой белизной - беленой целлюлозы, для дополнительного удаления лигнина и экстрактивных веществ из технической целлюлозы её подвергают отбелке химическими отбеливающими реагентами.
Для более полного удаления гемицеллюлоз техническую целлюлозу облагораживают, подвергая дополнительной щелочной обработке, в результате которой получают облагороженную целлюлозу.
Полуцеллюлоза, ЦВВ, небеленая ЦНВ, беленая и облагороженная целлюлозы относятся к волокнистым полуфабрикатам и широко применяются для производства различных видов бумаги и картона. На эти цели расходуется около 93 % всей вырабатываемой в мире целлюлозы. Остальная часть целлюлозы служит химическим сырьем для других отраслей промышленности.
Методы производства технической целлюлозы. В нашей стране методы производства целлюлозы классифицирую по области рН и химическому составу варочного раствора.
По области рН варочного раствора методы получения целлюлозы делят на:
· щелочные;
· нейтральные;
· кислотные.
По химическому составу методы разделяют на:
· сульфатный (основные компоненты NaOH + N2S);
· сульфитный (H2SO3 + Ca(HCO3)2 и др.);
· бисульфитный (NaHSO3 и др.);
· окислительный (O2 и др.).
Методы варки целлюлозы оказывают значительное влияние на свойства конечных и побочных продуктов.
Сырье для производства волокнистых полуфабрикатов. В производстве волокнистых полуфабрикатов основными видами сырья являются:
1. Хвойное и лиственное древесное сырье:
· балансы (бревна толщиной в верхнем отрубе 60-240 мм, длиной 1,25-6 м, соответствующие возрасту деревьев 50-200 лет);
· низкокачественная древесина (круглые лесоматериалы, не соответствующие стандартам на деловую древесину по качеству или размерам, например, по содержанию внутренней гнили, кривизне, сучковатости и т.д.);
|
|
|
· дрова для технологических нужд;
· отходы лесопиления;
· отходы деревообработки;
· и др.
2. Недревесное сырье:
· макулатура;
· однолетние растения (стебли тростника, солома хлебных злаков, и т.п.);
· тряпье (отходы текстильного, канатно-веревочного, швейного производства и др.)
Выбор сырья и методов получения технической целлюлозы зависит от свойств целевого продукта и эффективности его производства. Рассмотрим для примера типовую функциональную схему получения сульфатной целлюлозы:
|
Если на предприятие древесина поступает в виде бревен, то подготовка древесного сырья заключается в выполнении следующих основных операций: приемка, раскряжевка, окорка, получение и сортировка древесной щепы.
Варка и обработка целлюлозы включает следующие операции: варка, отделение черного щелока и промывка целлюлозы, очистка и сортирование целлюлозы, отбелка и облагораживание целлюлозы.
Подготовленная древесная щепа и варочный раствор поступает в варочные котлы где при температуре 165-178ОС и избыточном давлении 0,7-1,2 МПа происходят процессы делигнификации древесины.
После варки полученная целлюлоза отделяется на фильтре от черного щелока (водный раствор смеси органических и минеральных веществ), промывается водой, подвергается очистке от крупных древесных частиц и направляется на сушку или же на отбеливание и облагораживание, а затем на сушку.
Черный щелок после выпаривания поступает на сжигание органических веществ, а оставшиеся после сжигания минеральные вещества идут на получение белого щелока, содержащего в основном смесь едкого натра и сульфида натрия.
Характерной особенностью данной технологии является ее замкнутость (цикличность) по расходуемым неорганическим реагентам. Потери содопродуктов и серы возмещаются добавлением сульфата натрия к черному щелоку перед его сжиганием. Потери извести компенсируются добавками природного известняка (карбоната кальция) к известковому шламу перед его подачей в известерегенерационную печь.
Около 50 % перерабатываемой древесины превращается в техническую целлюлозу. Остальная часть древесного вещества, в виде раствора органических соединений, сжигается, давая большое количество тепловой энергии, которую можно преобразовать в электрическую. При высокой стоимости тепловой и электрической энергии сжигание органической части щелока становится рентабельным для предприятий средней мощности, выпускающего около 250 тыс.т целлюлозы в год.
|
|
|
К расходуемым сырьевым ресурсам следует отнести также топливо для обжига известкового шлама и воздух, подаваемый в содорегенерационный котлоагрегет и в известерегенерационную печь.
К сожалению ни одно предприятие в мире не работает в идеально замкнутом режиме. На всех этапах производства имеются источники потерь химикатов, прежде всего это:
сдувочные и дымовые газы;
конденсат выпарной установки;
недостаточно промытая целлюлоза.
|
|
|
