книги / Технология целлюлозно-бумажного производства. Введение в специальность

требуется для химических реакций варки, но необходимого для интенсификации варки. Таким образом, формула «сырой» и варочной кислоты одна и та же, только в варочной кислоте больше растворенного SO2

Рис. 42. Схема получения целлюлозы кислым (сульфитным) способом варки

61

В настоящее время широкое применение для варки нашла сульфитная кислота, в качестве основания содержащая NaHSO3, Mg(HSO3)2, NН4HSO3.

Получение «сырой» сульфитной кислоты. «Сырую» суль-

фитную кислоту готовят по следующей схеме: получение SO2, очисткаиохлаждениеSO2, поглощениеSO2 сполучениемкислоты.

Получение диоксида серы. SO2 получают сжиганием серы в специальных серных печах.

При сжигании серы образуется газообразный диоксид серы (сернистый газ) по реакции S + O2 = SO2. Для сжигания серы применяют серные печи различных конструкций. Газ серных печей имеет температуру 1300–1400 °С и содержит 16–18 % SO2, а также некоторое количество примесей.

Очистка и охлаждение печных газов. Осуществляется в установках из двух или трех различных скрубберов, орошаемых водой.

Поглощение сернистого ангидрида. На стадии поглоще-

ния SO2 получают «сырую» кислоту для сульфитных методов варки. В зависимости от метода варки поглощение SO2 проводят растворами определенных химикатов в аппаратах той или иной конструкции.

Техника сульфитной варки. Варка сульфитной целлюло-

зы может осуществляться периодическим и непрерывным методами. Однако трудность практического осуществления непрерывной сульфитной варки до настоящего времени сохраняет преимущественно периодический характер сульфитцеллюлозного производства. Варка осуществляется в вертикальных стационарных котлах, аналогичных котлам для сульфатной варки (см. рис. 39) вместимостью от 160 до 400 м3, стальной корпус которых изнутри защищен кислотоупорной футеровкой. В последнее время чаще используют биметаллические котлы сварной конструкции. Порядок операций при сульфитной варке аналогичен сульфатному периодическому процессу, за исключением некоторыхспецифическихособенностейв характереихвыполнения.

62

Загрузка котла щепой. Загрузка проводится так же, как

ипри сульфатном методе. В отличие от сульфатной варки более полное предварительное удаление заключенного в щепе воздуха является обязательным условием успешной сульфитной варки. Оказывая противодействие проникновению кислоты в древесину, воздух, находясь внутри щепы, замедляет процесс пропитки

иприводит к некоторым нежелательным явлениям.

Наиболее простым и распространенным методом удаления воздуха является пропарка щепы паром.

Наполнение котла кислотой. После загрузки котла щепой

ипропарки в котел насосом закачивают варочную кислоту. Котел заливают кислотой обычно полностью «под крышку»

Варка. Температура варки 130–150 °С, общая продолжительность варки около 8–10 ч. Обогрев содержимого котла осуществляется паром, подаваемым в подогреватель циркуляционной системы (как при сульфатной варке).

Окончание варки и опорожнение котла. Установление мо-

мента окончания варки, соответствующего получению целлюлозы заданного качества, трудное и ответственное дело. Единственным способом наблюдения за ходом варки является анализ щелока, в котором периодически определяют содержание бисульфита

иSO2. Окончание варки устанавливается также по субъективным показателям – цвету и запаху щелока.

Для опорожнения котла давление в нем снижают до 0,15–0,3 МПа. Содержимое котла выпускают (под остаточным

давлением) в закрытую сцежу или выдувной резервуар.

Непрерывная сульфитная варка (общие сведения). Непре-

рывная сульфитная варка, как и сульфатная, проводится в вертикальных установках типа «Камюр», только при сульфитной варке в котел, находящийся под давлением 1,0–1,2 МПа, подается щепа не только пропаренная (как при сульфатной варке), но и после тщательной пропитки варочным раствором.

Регенерация сернистого газа и тепла сдувок. С целью интенсификации процесса сульфитной варки в котел с варочной

63

кислотой вводят значительно больше диоксида серы, чем это требуется теоретически для протекания химических реакций. Поэтому как из экономических соображений, так и с точки зрения охраны окружающей среды обязательным является улавливание уходящего со сдувками избытка SO2 для повторного его использования в процессе варки. Удаляемый из котла со сдувками избыточныйдиоксидсерынаправляетсявотделрегенерации.

Назначение регенерации состоит в превращении «сырой» сульфитной кислоты в варочную необходимого состава путем поглощения «сырой» кислотой уходящего из котла избытка SO2 в регенерационной установке, а также улавливании тепла сдувок.

Технико-экономические показатели (ТЭП) варки. Сравне-

ниеТЭПсульфитнойисульфатнойварокцеллюлозы:

–выход целлюлозы из древесины при сульфатной варке значительно ниже, чем при сульфитной, поэтому соответственно расход древесины на варку 1 т сульфатной целлюлозы боль-

ше, чем сульфитной: в среднем на 1 т целлюлозы расходуется древесины 4–5 м3;

–различаются эти виды целлюлозы и по качеству: сульфатная целлюлоза имеет более высокие показатели механической прочности и используется для получения технических видов бумаги – кабельной, конденсаторной, мешочной и др.; сульфитная целлюлоза легко отбеливается и используется для получения «культурных» видов бумаги (писчей, печатной и др.) и для химической переработки с получением вискозной, ацетатной целлюлозы, целлюлозы для нитрования и др.

Промывка и очистка целлюлозы

Назначение и общая характеристика процесса промыв-

ки. Целлюлозная масса после варки представляет собой суспензию волокон в отработанном щелоке.

Назначение промывки заключается в возможно более полном отделении отработанного щелока от целлюлозных волокон.

64

Невозможно отобрать все 100 % растворенных веществ, находящихся в щелоке после варки. В зависимости от преобладания процесса вытеснения или диффузии (разбавления) в практике применяют промывку методами вытеснения или разбавлениясгущения.

Промывка целлюлозы в настоящее время осуществляется высокопроизводительным непрерывным методом на барабанных фильтрах и в диффузорах непрерывного действия (рис. 43) и промывных прессах.

Рис. 43. Общий вид промывного диффузора непрерывного действия: 1 – корпус; 2 – сопло; 3 – сито; 4 – приводной механизм скребков и сопел; 5 – скребок; 6 – дренажная труба

Назначение и общие принципы очистки целлюлозы.

Целлюлозная масса, получаемая в результате варки, всегда содержит загрязнения, имеющие различное происхождение, форму и размеры.

Очистка волокнистой массы от сора происходит в сортировках различных конструкций (рис. 44).

65

Назначением отбелки является придание волокнистому полуфабрикату высокой и стабильной белизны. Процесс этот называют отбелкой, а продукт, полученный в результате отбелки, беленым (например, целлюлоза беленая).

Темную окраску небеленых полуфабрикатов обусловливают содержащиеся в стенках волокон лигнин, смолы, танниды и другие вещества.

Основными отбеливающими веществами являются хлор

иего соединения – гипохлориты, диоксид хлора, а также пероксиды, кислород, озон.

Достичь высокой белизны целлюлозы одноразовой обработкой каким-либо белящим реагентом невозможно. Для придания требуемых свойств и одновременно для рационального использования реагентов отбелку проводят по многоступенчатой схеме. Причем из-за специфических особенностей действия, свойств

истоимости конкретных белящих реагентов, а также вида отбеливаемого волокнистого полуфабриката сочетание их в технологической схеме различно, т. е. носит комбинированный характер. Таким образом, отбелку проводят по многоступенчатым комбинированным схемам. Например, отбелка целлюлозы в 4 ступени может быть такой: обработка кислородом вщелочной среде (КЩО), отбелка диоксидом хлора (Д), щелочная обработка (Щ), отбелка диоксидомхлора(Д), т.е. схемаотбелкибудетКЩО–Д–Щ–Д.

2.2. ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ МАССЫ

Общие сведения

Древесной массой называют волокнистый полуфабрикат, получаемый механическим разделением древесины на волокна. Открытие этого метода принадлежит немецкому изобретателю Ф. Келлеру, который в 1843 г. впервые получил волокнистую массу истиранием древесины на точильном камне и назвал ее древесной массой.

67

Древесная масса – один из самых экономичных полуфабрикатов: при ее изготовлении достигается 95–96%-ный выход волокна из древесины. В ее производстве отсутствуют процессы варки, приготовления и регенерации химикатов, что значительно снижает загрязненность окружающей среды и требует менее дорогостоящих очистных сооружений.

Благодаря дешевизне и доступности древесная масса нашла широкое применение в производстве бумаги и картона Она входит в композицию подавляющего большинства видов бумажно-картонной продукции в пределах от 10 до 90 %. Ее удельный вес в балансе волокнистых полуфабрикатов бумаж- но-картонного производства составляет около 40 %. Однако, имея неоспоримые преимущества перед другими волокнистыми полуфабрикатами, древесная масса в то же время обладает рядом существенных недостатков: низкой по сравнению с целлюлозной прочностью бумажного листа, высокими требованиями к качеству древесного сырья и высоким удельным расходом электроэнергии при ее производстве.

Производство дефибрерной древесной массы

Общая схема производства. Для производства дефиб-

рерной древесной массы (ДДМ) в основном применяется малосмолистая высококачественная древесина ели и пихты в виде балансов. Подготовка древесины осуществляется так же, как и для целлюлозного производства. Балансы после распиловки на отрезки длиной 1–1,2 м подаются на линию загрузки дефибреров. В дефибрерах происходит разделение древесины на волокна, которые, смешиваясь с водой, подаваемой на спрыски, образуют водно-волокнистую суспензию – древесную массу (ДМ) концентрацией 1,5–2,5 %. Далее массу сортируют – отделяют щепу, костру, пучки волокон, песок и другие примеси (рис. 45).

68