Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

Р А З Д Е Л I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Основные процессы целлюлозно-бумажного производства. Сов­ ременная технология целлюлозно-бумажного производства пред­ ставляет собой сложные физические и химические процессы пере­ работки древесины в древесную массу и растительной ткани в целлюлозу, а последних в бумагу.

Целлюлоза в сухом, очищенном виде (например, вата, приго­ товленная из хлопка) представляет собой мягкий волокнистый ма­ териал, жадно впитывающий влагу. При производстве целлюлозы под воздействием химических реагентов значительная часть имею­ щихся в растительной ткани веществ (лигнин, гемицеллюлозы и др.) переходит в раствор, а часть их остается в целлюлозе.

В зависимости от применяемых реагентов различают кислотные,

Для производства целлюлозы используются древесина хвойных и лиственных пород, солома ржи, пшеницы, овса, стебли камыша и тростника и др. Из этого сырья изготовляются древесная целлю­ лоза (сульфитная и сульфатная), целлюлоза из однолетних расте­ ний, полуцеллюлоза, древесная масса (белая, бурая и химическая).

Все основные виды бумаги вырабатывают из разных марок цел­ люлозы, полуцеллюлозы, древесной массы, тряпичной полумассы и макулатуры.

Основными технологическими процессами производства суль­ фитной целлюлозы являются следующие: подготовка сырья (дре­ весины); приготовление варочного раствора (сульфитной кислоты); варка древесной щепы с кислотой в котлах под давлением; очистка, обезвоживание и сушка целлюлозы; отбелка -и облагораживание целлюлозы для повышения ее белизны и улучшения физико-хими­ ческих свойств.

8

Основным сырьем для производства сульфитной целлюлозы яв­ ляется древесина хвойных пород (ели и пихты). Балансовая дре­ весина поступает на предприятия железнодорожным или водным пу­ тем. Выгрузка, укладка, хранение, распиловка и окорка древесины осуществляются на заводских складах древесины. Освобожденный от коры баланс промывается и затем на рубильных машинах из­ мельчается в щепу в древесных цехах. Щепа подвергается сорти­ рованию, в результате которого от нее отделяются крупные куски, сучки и древесная пыль. Отсортированная щепа направляется из древесного в варочный цех для хранения в бункерах и варки.

Сульфитную варочную кислоту приготовляют последовательно сначала в кислотном, затем в регенерационном цехе. В кислотном цехе сжигают серу или серный колчедан для образования сернис­ того газа, который затем после очистки и охлаждения поглоща­ ется водой для получения слабой или, как ее называют, сырой кислоты. Газ поглощается водой в присутствии известняка, в ре­ зультате чего сырая кислота имеет кальциевое основание (бисуль­ фит кальция). Кроме того, сырую кислоту приготовляют на аммо­ ниевом, натриевом или магниевом основании (соответственно на бисульфите аммония, натрия или магния). Применение аммоние­ вого, натриевого или магниевого основания обеспечивает резкое повышение производительности целлюлозного завода без ухудше­ ния качества целлюлозы.

В регенерационных установках сырую кислоту превращают

вкрепкую варочную путем дополнительного насыщения сырой кис­ лоты сернистым ангидридом и варочной жидкостью, находящимися

всдувочных продуктах, которые удаляются из котлов в процессе варки.

Сульфитная варка осуществляется в периодически действующих

варочных котлах путем обработки древесной щепы химическими реагентами при повышенных давлении и температуре. Варочный процесс слагается из следующих операций: подачи в котел древес­ ной щепы из бункера или непосредственно из древесного отдела по транспортеру; закачки в котел кислоты; закрытия крышки котла; нагрева содержимого котла до определенной температуры по заданному графику с одновременным поддержанием в котле определенного давления; спуска (сдувки) газов из котла; вымывки или выдувки готовой целлюлозы в сцежу.

Промытая в сцежах варочного цеха целлюлоза направляется в очистной отдел, где от нее на сучколовителях отделяются круп­ ные частицы непровара и сучков, затем на сортировках из нее уда­ ляются мелкий сор, костра и пучки волокон.

Очищенная и сгущенная на вакуум-фильтрах или сгустителях целлюлоза перекачивается на отбелку или непосредственно в су­ шильный цех, если ее предполагается использовать в небеленом виде.

В отбельном цехе производится многоступенчатая отбелка цел­ люлозы: хлорирование (обработка целлюлозной массы раствором хлора вводе), щелочение и облагораживание (обработка раствором

9

щелочи), добелка (обработка раствором гипохлорита или другими

В сушильном цехе целлюлозное волокно поступает на пресспаты, где обезвоживается путем отжима и сушки и превращается в целлюлозное полотно, которое разрезается на листы. Листы цел­ люлозы прессуют в кипы и отправляют на склад.

Основными технологическими, процессами производства суль­ фатной целлюлозы являются: подготовка сырья с получением щепы из древесины или сечки из камыша, соломы и т. п.; варка щепы или сечки в щелочном растворе, состоящем из едкого натра и сер­ нистого натрия; промывка целлюлозы; регенерация щелочи из ще­ локов, полученных после промывки, для приготовления свежего раствора щелочи для варки; очистка сваренной целлюлозы от не­ провара и других примесей; отбелка целлюлозы.

Особенностью сульфатцеллюлозного производства является замкнутость цикла использования щелоков и тепла. В регенера­ ционном отделе полученный после варки и промывки целлюлозы так называемый черный щелок сгущают в выпарных аппаратах и сжи­ гают в содорегенерационных печах с использованием тепла для по­ лучения пара. Оставшаяся при сжигании минеральная часть пла­ вится, и при этом натрий, имеющийся в щелоке, переходит в соду, а сульфат натрия в присутствии углерода восстанавливается в сер­ нистый натрий. После растворения этих веществ в воде образуется так называемый зеленый щелок, который после каустизации (об­ работки известью) и отстаивания используют в качестве химиката под наименованием белый щелок.

Распределение лигнина в волокнах небеленой сульфатной цел­ люлозы очень усложняет ее отбелку. Отбелка двуокисью хлора не разрушает волокна, но из-за дороговизны этого химиката суль­ фатная целлюлоза обычно не отбеливается.

В отличие от сульфитной варки сульфатная варка ведется не только в периодически действующих варочных котлах, но и в не­ прерывно действующих аппаратах. При непрерывной варке цел­ люлозы или полуцеллюлозы по сравнению с периодической варкой процесс ускоряется, производительность повышается, удельный рас­ ход химикатов и пара уменьшается, однако расход электроэнергии и стоимость ремонта возрастают. При непрерывной варке созда­ ются лучшие условия для автоматизации технологических процес­ сов.

Основными технологическими процессами бумажного производ­ ства являются подготовка бумажной массы, изготовление бумаж­ ного полотна на бумагоделательной машине и отделка бумаги.

Подготовка бумажной массы начинается с размола волокнистых материалов. Этот процесс осуществляется периодически в массных роллах или непрерывно в конических мельницах, дефибраторах, рафинерах. К полученной бумажной массе при необходимости до­ бавляют проклеивающие, наполняющие и окрашивающие матери­

10

Основные процессы лесохимических производств. Современная технология лесохимических производств представляет собой слож­ ные физические и химические процессы пирогенетической перера­ ботки древесины и ее отходов путем пиролиза и газификации, пере­ работки жижки и смолы и экстрактивной переработки осмола и хвойной лапки, а также сбора и переработки живицы.

Основным продуктом пиролиза (термического разложения) дре­ весины, получаемым из дровяной древесины лиственных пород на ретортах внешнего и внутреннего нагрева, является древесный уголь. При этом также улавливают парогазы, при конденсации ко­ торых получают жижку, а из нее жидкие вещества (уксусную кис­ лоту, метиловый спирт и т. д.). На углевыжигательных установках, где парогазы не улавливают, технологическим сырьем служит дро­ вяная древесина хвойных пород.

Основными продуктами лесохимического производства, получа­ емыми из живицы или осмола, или побочными продуктами сульфатцеллюлозного производства являются канифоль и скипидар.

Д р е в е с н ы й у г о л ь широко применяется в химической про­ мышленности для выработки различных видов специальных углей (активированного угля и т. д.), для производства сероуглерода, расходуемого на изготовление искусственного шелка, а также в ме­ таллургической промышленности в производстве алюминия, фер­ росплавов и для смазки в прокатных цехах, в производстве кри­ сталлического кремния.

Технологический процесс получения древесного угля в верти­ кальных циркуляционных ретортах является непрерывным и заклю­ чается в периодической загрузке древесины небольшими порциями в верхнюю часть реторты и периодической выгрузке охлажденного древесного угля небольшими порциями снизу реторты при непре­ рывной циркуляции в реторте топочных газов, полученных в ре­ зультате сжигания в газовой топке неконденсирующихся газов ре­ торты и газов, полученных при газификации древесного угля в га­ зогенераторе, или топочных газов, полученных при сжигании мазута.

К а н и ф о л ь как технический продукт представляет собой аморфное твердое хрупкое вещество с характерным раковистым изломом и стеклянным блеском. В бумажной промышленности ка­ нифоль в виде клея, содержащего резинат натрия и до 30% сво­ бодной канифоли, применяют для проклейки бумаги. Разбавленный до 2—5%-ной концентрации водный раствор канифольного клея добавляют в бумажную массу, в которой при отливе бумажного полотна сернокислым глиноземом канифоль осаждают на волок­ нах бумажной массы. При сушке бумажного полотна канифоль плавится и закрывает поры бумаги, что ухудшает ее влагопровод­ ность. Канифоль применяется также во многих отраслях промыш­ ленности для получения различных связующих и для других целей.

С к и п и д а р — прозрачная бесцветная или слегка желтоватая жидкость, содержащая терпены, широко используемые в химиче­ ской промышленности для синтеза разнообразных веществ.

12