Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Сентябрь » 13 » Обзор процесса сульфатной варки целлюлозы
15:12
Обзор процесса сульфатной варки целлюлозы

Одним из основных на сегодняшний день процессов получения технических целлюлоз является сульфатная варка. Этот процесс получил свое название в 1879 г. Из-за предложения немецкого инженера Даля заменить часть щелочи для варки целлюлоз на более дешевый ископаемый сульфат натрия. Так как, в те времена получение кальцинированной или каустической соды обходилось достаточно дорого.

Впервые щелочную варку древесины применили в промышленном масштабе в 1853 году для выделения целлюлозы из соломы.

В ходе процесса варки древесины в смеси воды, едкого натра и сульфата натрия происходила реакция восстановления сульфатных анионов до сульфидных. За счет восстановительной активности моносахаридов и некоторых компонентов лигнина. Образовавшийся в реакционной среде сульфид натрия повысил активность варочного раствора в разы, по сравнению со щелочью. При этом повысилось качество целлюлозы. Название "сульфатный метод” уже закрепилось за этим раствором, хотя впоследствии стали использовать специально приготовленную смесь сульфида натрия и едкого натра.

Схема производства целлюлозы по сульфатному методу показана на рисунке 1.

сульфатная варка целлюлозы

Рисунок 1.

Просушенная и измельченная древесина поступает в варочный котел (1), где обрабатывается варочным раствором, поступающим с регенерации из накопителя белого щелока (10). Варка производится при давлении 7 – 12 атм. и температуре 165 – 180оС. Из варочного котла, щелок со взвешенной целлюлозой поступает в выдувной резервуар, где производится продувка жидкости инертным газом, при этом, вместе с паром, испаряются летучие терпеновые фракции. На большинстве производств, продувка азотом еще не используется, она также может быть заменена вакуумированием после частичного разбавления массы дополнительным щелоком.  Сдувки поступают на конденсацию в цех переработки терпеновых сдувок.

Жидкая среда переходит в сучкоулавитель (3), фактически это вибросито с крупными отверстиями. Жидкость со взвешенной целлюлозой проходит, а крупные щепки и сучки прокатившись по ситу падают в приемник и направляются на утилизацию или переработку. Взвесь целлюлозы в щелоке направляется в барабанный фильтр (4), где происходит отделение щелока от целлюлозы. Часть щелока отправляется на вторичную промывку сучков на вибросите для облегчения его работы. Основная масса щелока через накопитель (5) поступает в цех регенерации варочного раствора.

Часть черного щелока после варки поступает на переработку в сульфатное мыло, а большая часть черного щелока идет на регенерацию в выпарной аппарат (15). В выпарном аппарате происходит нагрев щелока перегретым паром в нижней части аппарата, при этом, вода и некоторые примеси испаряются (лучше под вакуумом). Пар переходит в теплообменник (16), откуда в виде конденсата поступает в разбавитель плава (13).

Упаренный до высокой концентрации щелок (плав с органикой) поступает в содорегенерирующий котлоогрегат (14), где происходит окончательное упаривание щелока, его остывание и выпадение в отдельную фазу (всплывание) большей части органических примесей (в основном это сульфатное мыло). Сульфатное мыло поступает вместе с отходами черного щелока на переработку в другой цех.

После разбавления конденсатом (если требуется, то и водой) плав поступает в каустизатор (12), где в разбавленный плав добавляется прокаленная в печи (11) известь (CaO). В результате обменных реакций в осадок выпадает гашеная известь (CaCO3) и другие плохо растворимые в воде соли кальция. Между аппаратами 12 и 11 находится фильтр (на схеме на показан) который отделяет солевой осадок от щелока и направляет его на прокаливание в печь. При прокаливании происходит разложение извести до жженой извести и сгорание солей органических кислот, в результате так же получается жженая известь. Газообразные продукты сгорания через очистные приспособления выбрасываются в атмосферу. В печи поддерживается температура порядка 1000-1200оС при помощи электрообогрева. Для предотвращения образования в структуре извести пека, конструкция печи предусматривает конвекцию воздуха через материал. В случае содержания в осадке большого количества органических компонентов (крупные анионы и взвешенные примеси) реализуют схему со сжиганием осадка непосредственно в конвективном токе воздуха. процесс может протекать даже с выделением остаточного тепла, используемого для выработки технологического пара. 

Регенерированный в аппарате 12 белый щелок поступает на варку следующей партии древесины в аппарат 1. Целлюлоза после отжима и промывки в аппарате 4 поступает в сортировочный барабан (6). Фактически, это барабанный фильтр с крупными отверстиями, выполняющий функцию фракционирующего сита.

После фракционирования, целлюлоза поступает в виде взвеси в новой порции промывных вод в центриклинер (7). Фактически, центриклинер это аппарат с мешалками, в котором происходит вымешивание и отмывка целлюлозы. В данный аппарат могут поступать дополнительные порции воды для промывки, днище аппарата имеет мелкое сито, позволяющее спускать отработанные промывные воды (которые могут частично использоваться для разбавления плава, но, большей частью идут в очистные сооружения).

После промывки в центриклинере, целлюлоза в виде взвеси поступает в сгуститель (8), это очередной барабанный фильтр, откуда целлюлоза подается в бассейн для окончательной промывки и вымешивания общих партий. Из бассейна целлюлоза поступает в цех отбелки, или в цех химической переработки.

Для варки целлюлозы используется достаточно сложная смесь из: воды, едкого натра, сульфида натрия, сульфата натрия, карбоната и бикарбоната натрия, остаточных терпенов и натриевых солей органических кислот, а также, остаточные соли кальция. Варочный раствор характеризуют по типу и содержанию щелочей.

Так как, активное действие на древесину оказывают только едкий натр и сульфид натрия, то их суммарное содержание в варочном растворе называют активная щелочность.

Суммарное содержание в варочном растворе всех щелочных компонентов: гидроксид натрия, сульфид натрия, карбонат натрия, бикарбонат натрия и др., называют общая щелочность.

Сумму всех солей натрия в варочном растворе, включая соли органических кислот, имеющие свойства ПАВ, называют "вся щелочь”.

Наиболее универсальными технологическими критериями эффективности варочного раствора являются:

Степень активности варочного раствора, которая находится как процентное содержание активной щелочи от всей щелочи в растворе.

Степень сульфидности, которая представляет собой процентное содержание сульфида натрия от количества активной щелочи в варочном растворе.

Обычно, в промышленности, степень активности белого щелока составляет 85-90%, сульфидность около 20-35%. О влиянии этих компонентов на процесс варки и составах варочного раствора поговорим в следующий раз.

Категория: Древесина и деревопереработка | Просмотров: 2709 | Добавил: Chemadm | Теги: производство целлюлозы, технология выделения целлюлозы, ЦБК, варка целлюлозы | Рейтинг: 4.8/31
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]