WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 |

Мощный импульс развития производства полуфабрикатов высокого выхода проявился с вводом в эксплуатацию первой установки по производству ХТММ на заводе Рокхамер (Швеция). За 20 лет (с 1970 по 1990 гг.) мощности по производству новых видов полуфабрикатов высокого выхода увеличились в 600 раз, а в 1991 г. их выработка составила 30 млн. т/год.

В 2000 г. в мировом балансе древесного сырья ЦБП хвойная древесина составляла 65 %, а лиственная - 35 %. Потребление балансовой древесины снизилось до 40 %, круглой низкокачественной древесины, включая древесину от рубок ухода, составило 20 %, привозной технологической щепы - 40 %.

В таких условиях важным становится расход древесного сырья на единицу производимого полуфабриката, например, выход полуфабриката древесины при производстве целлюлозы составляет 47-54 %, а для механической массы 89-93 %.

Не менее важным обстоятельством, которое обеспечивает развитие новых процессов производства полуфабрикатов, является возможность использования вместо ели и пихты менее дефицитных пород древесины - осины, сосны, эвкалипта.

Долгое время в мировой целлюлозно-бумажной промышленности доминировали северные породы деревьев с мягкой древесиной, особенно хвойные. Они позволяли производить высококачественную длинноволокнистую целлюлозу, которая до недавнего времени была вне конкуренции, как в производстве картона, так и бумаги. Однако технологии изменились, и все боль НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ ший вес набирает древесина твердых пород, особенно эвкалипт, который оказался в новых условиях экономически более эффективным. При этом меняется и отношение к качеству бумаги: многие потребители отказываются от дорогих сортов бумаги, исходя из соображений безопасности для окружающей среды и экономии. Сейчас внедряется все больше производств, использующих более дешевую лиственную целлюлозу, хотя существующие устаревшие мощности в некоторой мере ограничивают расширение использования этих материалов.

Преимуществом производства полуфабрикатов высокого выхода перед производством целлюлозы являются более низкие удельные затраты на создание производственных мощностей, так для условий Северной Америки и России соотношение между удельной стоимостью сульфатного завода и завода белёной ХТММ равно 1:0,43. С точки зрения охраны окружающей среды, преимуществом является отсутствие вредных газовых выбросов в атмосферу и значительно меньшее водопотребление.

Производство полуфабрикатов высокого выхода является очень энергоёмким, затраты на энергию в производстве ХТММ составляют около 20 % себестоимости, а удельный расход энергии при производстве писчей и печатной бумаги достигает 2500 кВт•ч/т. Однако с появлением надёжных и экономичных установок по регенерации тепла вторичного пара появилась возможность регенерирования 60-65 % затраченной энергии, что подтверждается эксплуатацией целого ряда крупных производственных потоков.

В 1990 г. было введено в эксплуатацию 9 установок общей мощностью 1,6 млн. т, из них 5 установок по производству ТММ (1,074 млн. т), 1 установка ХТММ и 3 – ДДМ. Годовое производство ТММ, ХТММ, ХММ достигло в 2000 г. объема около 40 млн. т.

Основные стадии получения различных механических масс представлены на рис. 3.13.

В процессе получения ХТММ щепа подвергается наряду с термогидролитической обработкой воздействию химических реагентов в количестве 16 % к массе а.с.в. при использовании хвойных пород древесины и 1-10 % - лиственных. При обработке хвойных пород древесины используется, как правило, сульфит натрия, а лиственных пород – гидроксид натрия и смесь сульфита натрия и гидроксида натрия.

Применение химических реагентов прежде всего обеспечивает снижение температуры пластификации лигнина, способствующей переводу его в вязкопластичное состояние, а также направлено на ослабление граничных слоев между волокнами при разделении без разрушения. Кроме этого, предварительная обработка химическими реагентами придает волокнам гибкость и пластичность за счет разрушения связей между серединными пластинками, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ т.е. совместно с механической обработкой осуществляется внутренняя фибрилляция волокон.

ТММ Подогрев Размол Масса Щепа Подготовка 2-3 мин под Сортирование хвойная щепы 115-135 °C давлением ХТММ Пропитка Подогрев Размол Масса Щепа Подготовка 1-5 % 2-5 мин под Сортирование хвойная щепы Na2SO3 120-135 °C давлением Пропитка Подогрев Размол Масса Щепа Подготовка 0-8 % Na2SO3 0-5 мин под Сортирование лиственная щепы 100-120 °C давлением 1-8 % NaOH ХММ Размол Пропитка Подогрев Масса Щепа Подготовка под 12-20 % 10-60 мин Сортирование хвойная щепы давлением Na2SO3 140-170 °C (или без) Размол Пропитка Подогрев Масса Щепа Подготовка под 10-15 % 10-60 мин Сортирование лиственная щепы давлением Na2SO3 130-160 °C (или без) Рис. 3.13. Блок-схема производства механической массы из щепы Химическая пластификация лигнина хвойных пород древесины сульфитом натрия при температуре 100-135 °С обусловливает сульфирование его до содержания сульфогрупп 1,3-2,0 %. При этом резко увеличиваются гидрофилыюсть лигнина и его способность к хорошей пластификации.

При содержании сульфогрупп до 1,3 % к массе а.с.в. за счет пластификации серединной пластинки обеспечиваются полное разделение волокон и повышенное содержание длинной грубой фракции. При содержании сульфогрупп 1,3-2,0 % повышаются гибкость и пластичность длинноволокнистой фракции, что приводит к увеличению межволоконных связей вследствие размягчения клеточных стенок без значительного увеличения удельной поверхности волокон.



Применение химических реагентов при получении ХТММ приводит к растворению 3-5 % компонентов древесины, что способствует набуханию во НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ локон, существенно влияющему на изменение физических свойств и характера полуфабриката. В результате повышается содержание длинноволокнистых эластичных волокон с хорошо развитой поверхностью, обеспечивающей их тесное переплетение в процессе формования бумажного полотна.

При использовании лиственной древесины необходима более жесткая обработка химическими реагентами, которая сопровождается снижением выхода. В этом случае используются гидроксид натрия или смесь гидроксида натрия и сульфита натрия с пропиткой при температуре 90-120 °С.

Обработка NaOH вызывает набухание волокна, обусловленное образованием карбонильных групп, связанных с щелочным гидролизом эфирных и лактонных групп, и деацетилирование гемицеллюлозной фракции древесины.

Обработка Na2SO3 снижает температуру пластификации лигнина и, соответственно, способность его к конденсации, а также способствует стабилизации белизны за счет восстановления и реверсии хромофорных групп компонентов древесины.

Химическая пластификация лиственной древесины позволяет размягчать её до такой степени, что происходит постепенное удаление первичной стенки и слоя S1, подобно тому, как это происходит с волокнами хвойной древесины. В результате ХТММ из лиственной древесины приобретает прочностные свойства более высокие, чем ТММ из хвойной древесины.

Такая различная предварительная химическая обработка лиственной и хвойной древесины обусловлена отличиями химического состава и морфологии пород. Так, хвойная древесина содержит лигнина 27-30 %, а лиственная 16-21 %. Кроме того, суммарное содержание целлюлозы и гемицеллюлозы в хвойной древесине меньше, чем в лиственной. Значительно отличается в хвойной и лиственной древесине состав гемицеллюлоз.

Очень важным обстоятельством, влияющим на вид химиката для обработки, является распределение лигнина в древесине. В хвойных породах 73 % лигнина содержится в серединной пластинке и 16 % в стенке клетки. В лиственной древесине это соотношение носит обратный характер. Такое распределение лигнина ограничивает набухание клетки хвойных пород в щелочи. В связи с этим при обработке хвойной древесины используется сульфит или бисульфит натрия, а в случае лиственной древесины - гидроксид натрия.

3.9. Производство беленой химико-термомеханической массы Технологическая схема производства представлена на рис. 3.14.

Основным древесным сырьем для производства ХТММ является лиственная древесина (осина) и хвойная древесина (ель).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 3.14. Линия по производству химико-термомеханической массы из волокнистых материалов ХТММ из осиновой и хвойной древесины используется в композиции различных видов бумаги и картона для частичной замены целлюлозы. ХТММ - это волокнистый полуфабрикат высокого выхода (85 % и выше), производимый путем совместной химической и термогидролитической обработки щепы с последующим размолом в одну-две ступени под давлением.

Современная технология производства ХТММ включает: подготовку древесного сырья, пропитку щепы химическими реагентами для набухания и размягчения древесных волокон, механическую переработку - размол в однудве ступени под давлением, сортирование, очистку, отбелку массы, переработку отходов сортирования, сушку БХТММ и упаковку при необходимости в кипы товарного полуфабриката.

Предусматривается производство трех сортов беленой ХТММ:

продукт «А» - А250/85, продукт «В» - А400/70 из осиновой древесины с белизной соответственно 85 % и 70 %, продукт «С» - S 400/74 из хвойной древесины с белизной 74 % (A – осина, S – ель; 250, 400 – степень помола по Канадскому стандарту).

Продукты «А» и «В» используются в композиции писче-печатных видов бумаг. Продукт «С» используется в композиции картона.

БХТММ выпускается в кипах массой по 250 кг.

Режим работы предприятия: непрерывный, три смены по 8 часов, суток в году.

Среднесуточная производительность - 563 т в.с.в./сут.

Максимальная расчетная производительность - 539 т в.с.в./сут.

Выработка БХТММ из осиновой и хвойной древесины производится на одном технологическом потоке попеременно:

- продукт «А» вырабатывается - 238 дней в год;

-продукт «В» вырабатывается - 43 дня в год;

-продукт «С» вырабатывается - 74 дня в год.

Процесс производства БХТММ включает следующие основные технологические операции: прием щепы, промывку щепы, предварительную пропарку щепы, пропарку и пропитку щепы химикатами, пропарку щепы перед размолом, размол щепы на дисковых рафинерах в две ступени под давлением, сортирование массы, отбелку массы перекисью водорода в две ступени, узел переработки отходов, включая размол, сортирование и очистку отходов на вихревых конических очистителях, узел приема и подачи в производство химикатов для пропитки и отбелки, узел теплорекуперации пара, образующегося при размоле щепы с последующим использованием в технологическом процессе производства БХТММ (сушка, пропарка).





НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 3.10.1. Промывка и пропитка щепы Отсортированная щепа со склада щепы транспортером подается в бункер предварительной пропарки щепы (1). В этом бункере щепа прогревается при атмосферном давлении паром низкого давления до температуры 50 °С.

Затем по системе шнеков щепа попадает в сепаратор отходов (2), где промывается горячей оборотной водой температурой 60-70 °С. Тяжелые посторонние включения, такие как песок, камни и кусочки металлов, которыми может быть загрязнена поступающая в бункер щепа, отделенные в скребковом сепараторе, направляются в шнек-пресс отходов (13) и далее вывозятся.

Щепа после сепаратора поступает в сборник промытой щепы (3) и далее специальным насосом подается в обезвоживающий шнек (5), в котором происходит отделение от щепы вместе с водой мелких посторонних включений и загрязнений (песок, опилки и др.).

Промывная вода после обезвоживающего шнека направляется на очистку на дуговых сортировках (11). Очищенная вода поступает в очиститель промывочной воды вместимостью 100 мЗ. Отходы в виде минеральных загрязнений (песок) и органических включений (опилки) поступают на сгуститель отходов (12).

Промытая и обезвоженная щепа поступает в бункер пропарки щепы (6) и прогревается паром низкого давления до температуры 90-100 °С. Затем щепа подается в уплотняющий шнековый питатель (7), где обезвоживается до сухости 60 %. Далее щепа подается в нижнюю часть вертикального импрегнатора (8), куда также поступает пропиточный раствор температурой 3035 °С, содержащий 10-15 кг/т гидроксида натрия и 15 кг/т сульфита натрия.

Это «химическая» стадия производства беленой химико-термо-механической массы. Основным реагентом в пропиточном растворе является сульфит натрия. Как уже отмечалось, применение химических реагентов способствует переводу лигнина его в вязкопластическое состояние, а также ослаблению связей между волокнами, что создает предпосылки их разделения без разрушения в процессе размола.

Сжатие щепы в винтовом питателе способствует удалению из нее остатков воздуха, избытка влаги и части экстрактивных веществ. Последующая частичная релаксация объема древесины обеспечивает быструю и достаточно полную пропитку раствором реагента. Уменьшение содержания экстрактивных веществ снижает белизну на 3,7 %, повышение содержания смолы в щепе снижает белизну на 4,7 %.

Используемый здесь агрегат пропитки щепы - это труба с двумя вращающимися шнеками (при атмосферном давлении), которые подают щепу вверх к химикатам предварительной обработки. Химикаты предварительной НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ обработки управляются методом поддержания установленного уровня жидкости в агрегате пропитки щепы (рис. 3.15).

После химической обработки щепа из агрегата пропитки подается в реактивный бункер посредством шнекового конвейера. Щепа выдерживается при температуре 70 °С в течение 30-45 мин, что позволяет гидроксиду натрия способствовать процессу набухания волокон щепы. Это, в свою очередь, снижает энергозатраты на размол (кВт·ч/т) примерно на 10-15 %. Сульфит натрия предотвращает щелочное потемнение щепы и может рассматриваться как легкое отбеливающее вещество. Если не использовать сульфит натрия, то из-за пониженной белизны волокна потребуется больший расход химикатов при отбелке перекисью водорода.

Рис. 3.15. Типовая схема агрегата пропитки щепы Методы предварительной обработки щепы могут быть определены как экономичные, поскольку снижается общее потребление химикатов, необходимых для отбелки до установленного уровня белизны.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Далее щепа поступает в шнековый механизм подачи, где подвергается сжатию с коэффициентом 4:1 с целью выдавливания лишних химикатов предварительной обработки и растворенных компоненты из структуры щепы.

Этот сток, объемом менее 7 %, вносит почти четверть веществ, экстрагируемых органическими растворителями, и около 60 % натрия и серы. Щепа после отжима подается в агрегат предварительного нагрева – это устройство под давлением, обеспечивающее подачу тепла в технологический процесс ХТММ. Время выдержки составляет примерно 2 мин при давлении 138 кПа.

Пар, вырабатываемый на первичной мельнице, обеспечивает давление в агрегате предварительного нагрева щепы (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Нижняя часть агрегата предварительного нагрева Metso в сборке и шнековое устройство подачи Подогретая щепа сжимается при сбросе из предварительного нагревателя. Образующиеся здесь стоки, общим объемом около 16 %, вносят 40 % веществ, экстрагируемых органическими растворителями, 75 % натрия и 83 % серы.

Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.