WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||

При модифицированной варке для эффективного растворения лигнина его концентрацию в черном щелоке снижают за счет отбора черного щелока и замены свежим белым щелоком. Котел для модифицированной варки имеет зону прямоточной и зону противоточной варки, причем отбор крепкого щелока из котла производится перед противоточной варочной зоной.

Подача белого щелока осуществляется раздельно на пропитку и противоточную варку. Таким образом, модифицированная варка начинается при более низком расходе активной щелочи, чем обычная варка. В зоне противоточной варки вводится оставшаяся часть белого щелока, и поток щелока, укрепленный белым щелоком, двигается вверх, навстречу массе. Углубление делигнификации происходит благодаря отбору части черного щелока с высоким содержанием лигнина (это снижает концентрацию растворенного лигнина) и за счет ускорения делигнификации в результате введения свежего белого щелока. Число Каппа хвойной целлюлозы составляет 23-25, лиственной 16-18.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 23. Схема варочного котла для модифицированной варки В дальнейшем модифицированную варку пытались усовершенствовать за счет подачи небольшого количества белого щелока в зону диффузионной промывки. Этот способ получил название продленной модифицированной НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ варки (ЕМСС). Однако невысокая температура в зоне диффузионной промывки (130-135 С) не позволила добиться эффективного растворения лигнина и существенно снизить число Каппа.

Изотермическая варка В этом варианте модифицированной варки вся зона диффузионной промывки используется и для растворения лигнина. В нижнюю циркуляцию добавляют некоторое количество белого щелока, а температура во всех зонах аппарата поддерживается одинаковой (160 С для хвойной и 150 С для лиственной древесины). Таким образом температура снижается по сравнению с обычной варкой примерно на 10 С, а продолжительность варки возрастает, благодаря тому, что варка (т. е. растворение лигнина) продолжается и в зоне диффузионной промывки массы. В результате снижения температуры варки уменьшается разрушение углеводов, и делигнификация идет без ухудшения прочности целлюлозы. Число Каппа хвойной целлюлозы снижается до 18-20, лиственной до 12-15.

Изотермическая варка имеет следующие преимущества перед обычной:

1) за счет делигнификации при низкой температуре обеспечивается лучшая селективность — выход, вязкость и прочность целлюлозы при равном содержании лигнина более высокие;

2) количество отходов сортирования (сучков и непровара) в массе снижается в 4 раза (с 2 % до 0,5 %);

3) при отбелке целлюлозы значительно сокращается расход отбеливающих реагентов, что позволяет полностью отказаться от ступени хлорирования и перейти к ECF отбелке (без применения молекулярного хлора).

Изотермическая варка с пропиткой горячим черным щелоком Пропитка щепы белым щелоком в отдельном пропиточном аппарате долгое время применяется в установках Камюр и позволяет улучшить равномерность провара. На рис. 24 представлена схема изотермической варки с пропиткой щепы горячим черным щелоком.

Горячий черный щелок из нижнего расширительного резервуара поступает вместе с белым щелоком на пропитку в верхнюю часть пропиточного аппарата, двигаясь прямотоком со щепой. В нижнюю часть пропиточного аппарата вводятся другая часть черного щелока (отбираемого после котла из верхнего расширительного резервуара) и белый щелок, которые в нижней части пропиточного аппарата двигаются противотоком к щепе. Из средней части аппарата часть укрепленного черного щелока отбирается на регенерацию. Продолжительность пропитки увеличена и составляет 40 мин при температуре около 130 °C.

Во время нахождения в пропиточном аппарате древесина насыщается ионами HS, концентрация которых в черном щелоке выше, чем в белом.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Это делает лигнин более реакционноспособным и придает углеводам устойчивость к щелочной деструкции.

Рис. 24. Схема изотермической варки с пропиткой щепы горячим черным щелоком Тепло черного щелока, поступающего на пропитку, передается щепе до того, как она попадет в верхнюю часть котла. В результате сокращается расход пара на варку, возрастает содержание сухих веществ в черном щелоке на регенерацию. Прочность целлюлозы на раздирание увеличивается, а способность к отбелке не меняется по сравнению с изотермической варкой.

В последние 10-15 лет описанные выше методы варки применяются для получения целлюлозы средней жёсткости (значение числа Каппа 20 и 30 для лиственной и хвойной целлюлозы, соответственно). В этом случае преимуществами усовершенствованной технологии будут улучшение прочностных характеристик и повышение выхода целлюлозы (на 2-3 %).

Технология непрерывной варки LO-SOLIDS Технология LO-SOLIDS является одной из разновидностей модифицированной варки. Основное внимание в ней уделяется минимизации концентрации растворённых в щелоке веществ на стадиях объёмной и остаточной делигнификации. Многочисленные лабораторные исследования показали, что снижение вязкости и прочности целлюлозы происходит из-за побочных реакций углеводов с находящимися в щёлоке растворёнными веществами.

Кроме того, высокое содержание растворённых веществ вызывает ухудшение белимости целлюлозы и увеличение расхода активной щёлочи на варку.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ В технологии LO-SOLIDS стремятся поддерживать равномерный профиль концентрации активной щёлочи по высоте котла и проводить варку при минимально возможной температуре. В нескольких зонах аппарата (обычно в двух) производится отбор чёрного щёлока с высоким содержанием растворённых веществ и замещение его промывным фильтратом с добавкой свежего белого щёлока. Таким образом, происходят снижение концентрации растворённых веществ и выравнивание концентрации активной щёлочи по высоте котла на стадиях объёмной и остаточной делигнификации.



На рис. 25 представлена схема варочного котла, работающего по технологии LO-SOLIDS, показаны точки ввода промывного фильтрата и белого щёлока, а также точки отбора чёрного щёлока по высоте котла. Варочная установка работает без отдельного пропиточного аппарата. В верхней части котла при прямотоке щепы и щёлока проводится пропитка щепы. Затем пропиточный щёлок отбирается из котла и замещается смесью предварительно нагретых промывного фильтрата и белого щёлока. Эта зона называется зоной противоточного нагрева-замещения. В результате отбора пропиточного щёлока и замены его нагретой смесью промывного фильтрата и белого щёлока происходит значительное снижение концентрации растворённых веществ на стадии объёмной делигнификации, что приводит к увеличению её скорости и селективности.

После противоточной зоны нагрева-замещения следует зона прямоточной варки, по завершению которой производится отбор крепкого чёрного щёлока и корректировка концентрации активной щёлочи путём добавки смеси промывного фильтрата и белого щёлока. В нижней зоне аппарата осуществляется горячая диффузионная противоточная промывка, но благодаря введению в зону белого щёлока, она одновременно является зоной варки (так как в ней продолжается растворение лигнина).

Продлённое время варки (за счёт зоны диффузионной промывки) позволяет снизить температуру варки на 10-15 °C, что способствует повышению селективности делигнификации, а значит, увеличению выхода и прочности целлюлозы.

На рис. 26 представлены данные заводских испытаний метода LOSOLIDS. Видно, что по сравнению с варкой ЕМСС (продленная модифицированная сульфатная варка) обеспечивается более низкий уровень растворенных органических веществ в щелоках на стадиях объемной и остаточной делигнификации.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 25. Схема варки LO-SOLIDS с двумя стадиями отбора щелока и подачи промывного фильтрата Рис. 26. Концентрационно-временные профили растворенных органических веществ для варок ЕМСС и LO-SOLIDS НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Метод LO-SOLIDS успешно применяется при реконструкции установок непрерывного действия различного типа. В 1993 - 2010 гг. около 50 установок, расположенных в США и Канаде, были переведены на новый метод варки, причем были выявлены следующие преимущества:

1) увеличение прочности целлюлозы на раздирание (на 10 -15 %);

2) снижение числа Каппа целлюлозы на 3-5 единиц без увеличения расхода щелочи;

3) улучшение белимости целлюлозы и увеличение вязкости беленой целлюлозы;

4) снижение расхода отбеливающих реагентов;

5) улучшение отбора щелока и промывки массы в котле.

Отличительной особенностью технологии LO-SOLIDS является использование однососудного гидравлического варочного котла. Все варианты модифицированной варки Metso проводятся в двухсосудной установке с отдельным пропиточным аппаратом, поэтому при реконструкции старых установок необходимо их дооборудование, что дороже, чем применение технологии LO-SOLIDS. В 2004 - 2010 гг. на технологию LO-SOLIDS были переведены реконструированные установки на Сегежском ЦБК, УстьИлимском и Сыктывкарском ЛПК.

Кроме усовершенствования самого варочного котла, большие изменения внесены в систему подачи щепы. Так, в закрытом бункере для щепы Diamondback проводится две ступени пропарки. Эффективность такой пропарки настолько велика, что позволяет отказаться от пропарочной камеры.

Щепа после бункера Diamondback вместе со щёлоком подаётся в варочный котёл тремя низкоскоростными насосами, каждый из которых последовательно увеличивает давление на 0,3 МПа (рис. 27). Новая система загрузки варочного котла называется TurboFeed. Её применение позволяет отказаться от питателей низкого и высокого давления, пропарочной камеры, снизить капитальные затраты.

Технология LO-SOLIDS имеет несколько вариантов, предназначенных для переработки лиственных и хвойных пород древесины.

Многие предприятия, перешедшие на варку LO-SOLIDS, работающие на древесине лиственных пород, отмечают снижение удельного расхода древесины от двух до десяти процентов в результате увеличения выхода целлюлозы.

Таким образом, сульфатный способ сохраняет свое доминирующее положение и продолжает совершенствоваться в направлении улучшения качества продукции, сокращения выбросов, создания энерго- и ресурсосберегающих технологий производства целлюлоз различного назначения.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 27. Новая система подачи щепы TurboFeed НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Библиографический список Непенин Ю. Н. Технология целлюлозы. – М.: Лесная промышленность, 1990. Т. 2. – 600 с.





Азаров В. И., Буров А. В., Оболенская А. В. Химия древесины и синтетических полимеров / СПб ЛТА. – СПб., 1999. – 452 с.

Технология целлюлозно-бумажного производства: справочные материалы / СПбЛТА. – СПб., 2002. Т. 1. Ч. 2. – 633 с.

Пен Р.З. Технология целлюлозы. В 2 т. Подготовка древесины. Производство сульфатной целлюлозы: учебное пособие. – 3-е изд., перераб. – Красноярск: СибГТУ, 2006. Т.1. – 344 с.

Новикова А. И. Производство волокнистых полуфабрикатов: учебное пособие / СПбГТУРП. – СПб., 2003. – 86 с.

Новикова А. И. Модернизированная сульфатная варка целлюлозы:

учебное пособие / СПбГТУРП. – СПб., 2006. – 124 с.

Мировые тенденции в производстве и применении волокнистых полуфабрикатов / Аким Э.Л. // Лучшее в технологии, оборудовании и экологии при производстве целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов: сб.

материалов межд. науч.-практ. конф. / СПбГТУРП. – СПб., 2010. – С.3-23.

Современные тенденции технологии варки сульфатной целлюлозы / Иванов Ю.С. // Достижения и проблемы варки и отбелки целлюлозы: науч.практ. конф. / СПбГТУРП. – СПб., 2003. – С. 16-19.

Оборудование Андритц в системах варки и отбелки / Соловьев О. В. // Достижения и проблемы варки и отбелки целлюлозы: науч.-практ. конф. / СПбГТУРП. – СПб., 2003. – С. 51-58.

Комплексная химическая переработка древесины: учебник для вузов / под ред. проф. И.Н.Ковернинского. – 3-е изд., испр. и доп. – Архангельск:

Изд-во АГТУ, 2006. – 374 с.

Малков С.Ю. Модернизация котлов непрерывной варки по технологии LO-SOLIDS™ // Целлюлоза. Бумага. Картон. - 2004. № 7. С. 42-49.

Варка сульфатной целлюлозы: тенденции современной технологии / Иванов Ю.С. // Лучшее в технологии, оборудовании и экологии при производстве целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов: сб. материалов межд. науч.-практ. конф. / СПбГТУРП. – СПб., 2010. – С.74-77.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ ОГЛАВЛЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЕ............ГЛАВА 2. ПОДГОТОВКА ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ........................................................ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ СУЛЬФАТНОЙ ВАРКИ................................................3.1. Общая схема производства сульфатной целлюлозы.............................. - 3.2. Состав варочного раствора....................................................................3.3. Реакции лигнина....................................................................................Натронная варка..........................................................................................Сульфатная варка........................................................................................3.4. Реакции углеводов.................................................................................3.5. Образование побочных продуктов........................................................3.6. Механизм щелочной варки....................................................................3.7. Свойства, области применения и основные показатели качества сульфатной целлюлозы.................................................................................ГЛАВА 4. ФАКТОРЫ СУЛЬФАТНОЙ ВАРКИ............................................4.1. Температура варки................................................................................... - 4.2. Начальная концентрация и расход активной щелочи..........................4.3. Сульфидность белого щелока...............................................................4.4. Качество щепы и порода древесины.....................................................4.5. Прочие факторы варки...........................................................................ГЛАВА 5. ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ЩЕЛОЧНОЙ ВАРКИ...............................5.1. Полисульфидная варка............................................................................ - 5.2. Щелочная варка с антрахиноном..........................................................5.3. Сульфатная варка с предварительным гидролизом.............................5.4. Улучшение селективности делигнификации.......................................ГЛАВА 6. ТЕХНИКА СУЛЬФАТНОЙ ВАРКИ.............................................6.1. Периодическая сульфатная варка........................................................... - 6.2. Режимы периодической варки..............................................................6.3. Расход пара на варку..............................................................................6.4. Периодическая сульфатная варка с использованием тепла черного щелока...........................................................................................................6.5. Установки непрерывной варки Камюр.................................................БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.............................................................НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Учебное издание Юрий Сергеевич Иванов ПРОИЗВОДСТВО СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛЮЛОЗЫ ЧАСТЬ Учебное пособие Редактор и корректор Н.П.Новикова Техн. редактор Л.Я.Титова Темплан 2010 г., поз. Подп. к печати 25. 10. 2010. Формат 60х84/16. Бумага тип. № 1.

Печать офсетная. 5,0 уч.-изд. л.; 5,0 усл.-печ. л. Тираж 100 экз.

Изд. № 110. Цена «С». Заказ Ризограф ГОУВПО Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров, 198095, Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, 4.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||










© 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.