МГЕО "Наш дім - Манява" » Каталог статей » Лісова, деревообробна та целюлозно-паперова промисловості

Лісова, деревообробна та целюлозно-паперова промисловості

22.10.2017 / Коментарів: 0 / Категорія: / Добавив: Гість

      Целюлозно-паперова промисловість (ЦПП)
      Виробництво паперу і паперової продукції – складний процес, що протікає в дві чітко розрізнені фази: перетворення деревини в пульпу і виробництво паперу. На відміну від лісової і деревообробної промисловостей ця галузь є потужним джерелом забруднення водного і повітряного середовища.
      Підприємства ЦПП розташовані здебільшого в Житомирській, Хмельницькій, Херсонській, Закарпатській, Львівській, Київській та Чернігівській областях. Найбільшими підприємствами цієї галузі є: Жидачівський целюлозно-картонний завод, Понінківська картонно-паперова фабрика, Київський і Цюрюпинський картонно-паперові комбінати та ін.
      Для виробництва паперу і картону застосовують в основному волокнисті напівфабрикати різноманітних порід деревини і не деревної рослинної сировини. Разом з рослинними волокнами для спеціальних технічних видів паперу останнім часом все ширше стали застосовувати штучні синтетичні, мінеральні та інші волокна. Однак основною вихідною сировиною як найбільш доступною, порівняно недорогою, екологічно безпечною є рослинні волокна.
        Рослинні волокна, виготовлені з різних порід дерев, мають різну цінність. Найбільш цінними є волокна, що одержані з хвойних порід. Волокнисті напівфабрикати з листяних порід відрізняються від напівфабрикатів з хвойних порід передусім тим, що вони мають більш короткі неоднорідні за своєю анатомічною будовою волокна.
       Напівфабрикати з однорічних рослин (трави) мають ще більше короткі і неоднорідні волокна, ніж волокна листяних порід. Тому напівфабрикати з листяних порід дерев, а особливо з однорічних рослин повинні розмелюватись в більш щадящому режимі, ніж розмел хвойної деревини.
       Основними компонентами рослинної тканини є: целюлоза (клітковина), лігнін, геміцелюлози (пентозани і гектозани), смоли, жир, віск та ін.
        В технічній клітковині, крім хімічних елементів чистої клітковини, містяться також і означені компоненти. Геміцелюлози покращують папероутворюючі властивості волокон, а лігнін їх погіршує.
      На сьогодні основними волокнистими напівфабрикатами є: клітковина сульфатна з хвойних і листяних порід деревини; клітковина сульфітна, деревна маса, напівцелюлоза, макулатура, ганчірна напівмаса, клітковина вдосконалена та інші види волокон (синтетичні, штучні, мінеральні, вовняні).
      Клітковина і лігнін утворюють деревну суміш-пульпу, в якої волокна клітковини пов’язані лігніном. Для виготовлення пульпи існують два методи: механічний і хімічний.
      Механічне приготування пульпи полягає в розщепленні і подрібненні деревини з метою вивільнення волокон. Для цього застосовують розмел сухої подрібненої маси з послідуючим розбиванням (розпусканням) її водою в гідророзбивачах. Далі волокнисті напівфабрикати і вода змішуються між собою в певному співвідношенні в регуляторах композиції. Після цього паперова маса залежно від вимог до якості паперу може надходити або на виготовлення паперу, або на додаткове введення в неї композиції проклеючої речовини, наповнювачів, барвників та інших добавок. Для кращого зчеплення цих речовин з волокнами паперової маси в пульпу вводять сірчанокислий алюміній, поліакриламід (ПАА) або інші реагенти і флокулянти.
      При хімічному методі вивільнення волокон клітковини від лігніну застосовують чотири способи одержання паперу: сульфатний або крафт-процес, сульфітний, напівхімічний і содовий процеси.
      Найбільш розповсюдженими, хоча і досить складними, є сульфатний і сульфітний процеси.
Сульфатний процес
       В сульфатному процесі деревні тріски варяться при температурі 160…180˚С і тиску 0,7…1,2 МПа в котлах (автоклавах) періодичної або безперевної дії. В якості розчину використовують водний розчин сульфіду натрію (Na2S) і гідроксиду натрію (NaOH). Розчин має білий колір (біла рідина). Біла рідина хімічно розчиняє лігнін деревини. Клітковина (у вигляді пульпи), що залишається нерозчиненою, відфільтровується від варильної рідини і промивається водою.
      Сульфатна клітковина після варіння має темний колір, тому її потрібно або відбілювати, або використовувати для технічного паперу і картону високої міцності, наприклад, електроізоляційних, пакувальних виробів.
     Підготовлену паперову масу регулюють за концентрацією, акумулюють в масних або в машинних басейнах. Перед подачею паперової маси на паперобробну машину її розбавляють зворотньою водою, очищають від вузликів та сторонніх включень. Далі через спеціальні потокорозподільники і напірне устаткування вона потрапляє на рухому сітку машини. На сітці відбувається вилучення основної частини води і відлив вологого паперового полотна, яке після цього піддається пресуванню, сушінню, охолодженню, машинній переробці і намотці. В залежності від вимог до паперу він може піддаватися додатковому каладруванню на суперкаландрі. Готовий папір розрізають на рулони заданого формату, пакують і направляють на склад готової продукції.
     Паперовий брак (вологий і сухий), який утворюється в процесі виробництва, знову перетворюється в паперову масу і в суворому дозуванні знов повертається в технологічний процес. Зворотні води, які відводяться від машини, містять велику кількість волокна, а також проклеючих речовин, наповнювачів та інших цінних компонентів, які вводяться в паперову масу, використовуються для розведення маси перед очисткою, для розпуску сухих напівфабрикатів і зворотнього браку. З надлишкових вод перед їх скидом в каналізацію за допомогою відповідних технологій вилучаються волокна, які знову спрямовуються в технологічний процес.
      В сульфатному методі вироблення паперу в зворотньому процесі знаходиться не тільки вода, але й реактиви. Відпрацьована варильна рідина і вода після промивання пульпи змішуються, утворюючи слабку чорну рідину, що концентрується в багатоступеневому випарному пристрої до вмісту твердих речовин близько 55% і навіть до 65%. В такому стані (лігнітний шлак) чорна рідина подається в регенераційну топку. При згорянні органічних продуктів, що знаходяться в рідині. виділяється тепло, яке використовують для вироблення пари. Пара потрібна для здійснення процесу перетворення сульфату натрію Na2SO4 в сульфід Na2S. Для компенсації втрати реагентів технологічного циклу звичайно в топку додається сульфат натрію для перетворення його також в сульфід Na2S.
      На дні топки утворюється сплав, що складається з карбонату натрію (Na2CO3) і сульфіду натрію. Сплав може розчинятися у воді, утворюючи зелену рідину. Ця рідина подається в каустифікаційний резервуар, куди додається негашене вапно CaO для перетворення карбонату натрію в гідроксид натрію. Утворення гідроксиду натрію завершує регенерацію білої рідини, яка повертається в автоклав. Шлак карбонату кальцію CaCO3, що осідає в каустифікаторі, кальцинується у вапняковій печі для регенерації негашеного вапна.
Сульфітний процес
       Виробництво пульпи сульфітним способом схоже з крафт-процесом, хоча є деяка різниця. Вона полягає в тому, що для розчинення лігніну деревини замість сульфідного лужного розчину використовуються солі сірчистої кислоти (сульфіти і бісульфіти).
       Для підвищення буферності розчину використовуються гідросульфіти магнію, амонію, кальцію або натрію. Сульфітне варіння здійснюється в котлах-автоклавах при температурі 130…145˚С і тиску 0,6…1,2 МПа.
     При виробництві сульфітної клітковини досягається більш високий, ніж при сульфатному варінні, вихід клітковини з деревини, а в звязку з обмеженністю запасів хвойної сировини, яка в основному використовується в крафт-процесі, є можливість організації виробництва паперу сульфітним способом з різних порід деревини. Папір, одержаний таким шляхом, за своїми фізико-механічними показниками не поступається сульфатному. Сульфітна клітковина після варіння одержується більш світлою у порівнянні з сульфатною і легше піддається відбілюванню.
       В сульфітному процесі при одержанні деревної пульпи використовують в основному автоклави періодичної дії. Пульпа вариться в рідині. Приготування рідини в сульфітному процесі ще називають системою одержання кислоти. Для систем, що використовують магнієві, аміакові або натрієві основи, приготування рідини тісно повязане з системою регенерації. Для її приготування використовують слабку сірчисту кислоту, яку одержують шляхом повторного використання відпрацьованої варильної рідини після її очищення з послідуючим підсиленням в регенераційній системі шляхом додавання до неї сірчистого газу. Процес підвищення концентрації кислоти відбувається в абсорбційних колонах (баштах) і акумуляторах високого або низького тиску. На багатьох паперових фабриках влаштовані каскадні системи підвищення концентрації кислоти шляхом поступового додавання до неї SO2. Послідовність проходження рідиною споруд слідуюча. З автоклаву підкислена рідина надходить в акумулятор високого тиску, звідти в акумулятор низького тиску і далі в колону концентрування.
       З автоклавів періодично пульпа разом з рідиною вивантажується в ями або резервуари, де іде промивання пульпи холодною водою. В деяких випадках кисла сульфітна пульпа піддається нейтралізації. Відпрацьована рідина або спрямовується в систему регенерації тепла і реагентів, або переробляється для розміщення у відвалах чи для продажу.
      З ям і резервуарів пульпа надходить в систему промивачів і сит, де вона промивається гарячою водою з метою вилучення залишків сульфітного розчину. В якості промивачів найбільше розповсюджені кілька типів барабанних вакуумних фільтрів. Для промивання використовується або конденсат випарного апарату, або свіжа підігріта вода. Відпрацьована стічна вода надходить у відстійник промивної рідини. Сита використовують для приготування пульпи однорідної консистенції шляхом вилучення нерозварених вузликів, клубків та інших крупних елементів.
       У випарних апаратів внаслідок випаровування йде збільшення вмісту твердих речовин у відпрацьованій сульфітній рідині від 15 до 55–60%. Після цього рідину звичайно продають як побічний продукт або спалюють в топці для рекуперації тепла і (або) вилучення реагентів. Рекуперація тепла може бути досягнута одержанням пари, гарячої води або випаровуванням відпрацьованої рідини. Всі реагенти тут вилучаються з газів, що утворюються в регенераційних печах. В складі газів знаходиться SO2, з якого одержують слабку сірчисту кислоту.
 
Забруднення і очистка водних потоків
     Целюлозно-паперова промисловість є однією з найбільш водоємних галузей народного господарства. Щорічне споживання свіжої води в галузі складає біля 2,0…2,1 млрд м3 (біля 4,5…4,7% загального водокористування). Але це незначна її частина від загального об’єму води, що приймає участь в технологічному процесі. Витрати води на одиницю продукції становлять: на 1 т целюлози
900 м3, з них 250 м3 свіжої води; на 1 т паперу відповідно 310 і 80 м3 і на 1 т картону 250 і 65 м3. Основна частина води (до 65…70%) знаходиться в зворотному, повторному і послідоіному використанні. Свіжа вода йде на компенсацію випаровування та стічних вод, що скидаються, величина яких на 1 т продукції дорівнює: целюлози – 85 м3, паперу – 28 м3 і картону – 26 м3.
     В галузі, що розглядається, багато уваги приділяється диференціації потоків використаної води і локальної їх очистки або регенерації. Виробничі стічні води целюлозно-паперової промисловості в залежності від продукції, що виробляється, і характеру забруднень діляться на такі потоки: 1) луговмісні стоки сульфат- і сульфітцелюлозного виробництва (утворюються в процесах варіння, промивки, випаровування і відбілювання виробів); 2) волокновмісні стоки (утворюються при промивці і сушці целюлози), а також стоки паперового і картонного виробництва; 3) коровмісні стоки (утворюються при мокрій окорці деревини); 4) кислі і шламовмісні стоки (утворюються при приготуванні хімікатів і варильної кислоти, при каустизації та промивці скруберів); 5) умовно-чисті води (утворюються при охолодженні апаратури і промивці технологічного обладнання).
     Для очищення забруднених стічних вод можуть бути застосовані три методи: механічний, біологічний і хімічний. Механічним методом видаляють з води головним чином волокнисті і інші завислі речовини. При біологічній очистці в аеротенках забезпечується видалення із стічних вод легко окислених мінеральних і органічних сполук (цукру, органічних кислот і ін.). Але важкоокислені органічні речовини, такі як лужний лігнін (в сітчних водах сульфатцелюлозного виробництва) і лігносульфонові кислоти (в стоках сульфітцелюлозного виробництва) не окислюються біологічним шляхом. Тому наступним етапом очищення стічних вод є хімічна обробка їх реагентами і флокулянтами. В сульфатному виробництві із всіх існуючих реагентів кращий результат зі зниження органічних забруднень і кольорності дає сірчанокислий алюміній. Але доза реагента залежить від величини рН стічних вод. Мінімальні витрати реагенту спостерігаються при рН=5…5,5. В цьому випадку сірчанокислий алюміній повністю переходить у форму гідроокису і випадає в осад, а кількість алюмінію у воді різко зростає. Для прискорення осадження продуктів реакції – пластівців у вторинних відстійниках додають флокулянт – поліакриломід ПАА.
      Кислі стоки, як правило, підлягають взаємній нейтралізації стоками лужного характеру. Неорганічні речовини (в першу чергу солі багатовалентних металів) видаляються на іонообмінних фільтрах, електродіалізних установках шляхом дистиляції, коагуляції тощо.


Коментарі (0)

Коментувати

Додавати коментарі можуть тільки зареєстровані користувачі.
[ Регистрация | Вход ]
Молодіжна громадсько-екологічна організація "Наш дім - Манява"© 2003-2017/ All right reseved / Design by VWStudio /