книги / Технология производства бумаги
..pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Ф.Х. Хакимова, О.А. Носкова, Р.Р. Хакимов
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2023
1
УДК 676.023.1 Х16
Рецензенты:
канд. техн. наук, технический директор Д.Р. Нагимов, (ЗАО «Карбокам», г. Краснокамск);
канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» С.А. Котельников (Пермский национальный исследовательский
политехнический университет)
Хакимова, Ф.Х.
Х16 Технология производства бумаги : учеб. пособие / Ф.Х. Хакимова, О.А. Носкова, Р.Р. Хакимов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2023. – 131 с.
ISBN 978-5-398-02852-2
Приведены технологические схемы, процессы всех стадий получения бумаги и принципы работы оборудования различных частей бумагоделательной машины. Изложены современные теоретические представления о важнейших технологических процессах бумажного производства: отливе бумаги на различных типах формующих устройств, прессовании, сушке и отделке. Рассмотрены основные свойства бумаги, развитие конструкции бумагоделательной машины и перспективы развития бумажного производства, современные способы получения бумаги.
Издание предназначено для студентов технических вузов.
УДК 676.023.1
ISBN 978-5-398-02852-2 |
© ПНИПУ, 2023 |
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение............................................................................................. |
6 |
Краткий обзор мировой целлюлозно-бумажной |
|
промышленности................................................................................ |
7 |
1. Краткая характеристика и особенности |
|
целлюлозно-бумажной отрасли.................................................. |
9 |
2. Классификация бумаги и ее свойства.................................... |
10 |
3. Общаятехнологическаясхемапроизводствабумаги................. |
14 |
4. Общие сведения о бумагоделательной машине.................... |
17 |
5. Распределение бумажной массы по ширине |
|
и выпуск на сетку бумагоделательной машины.................. |
20 |
6. Сеточная часть бумагоделательной машины....................... |
25 |
6.1. Формование и обезвоживание |
|
бумажного полотна в сеточной части |
|
бумагоделательной машины................................................. |
25 |
6.2. Формование и обезвоживание |
|
бумажного полотна в регистровой части |
|
бумагоделательной машины................................................. |
25 |
6.3. Обезвоживание бумажного полотна |
|
на отсасывающих ящиках и гауч-вале................................. |
29 |
6.4. Факторы, влияющие на обезвоживание |
|
бумажной массы в сеточной части |
|
бумагоделательной машины................................................. |
33 |
6.5. Сетка бумагоделательной машины...................................... |
35 |
6.6. Формование бумажного полотна |
|
при двухстороннем обезвоживании..................................... |
37 |
7. Обезвоживание бумажного полотна в прессовой |
|
части бумагоделательной машины......................................... |
42 |
7.1. Передача бумажного полотна из сеточной части |
|
машины в прессовую............................................................. |
42 |
3
7.2. Типы прессов.......................................................................... |
42 |
7.3. Механизм обезвоживания полотна в прессе....................... |
48 |
7.4. Прессовые сукна.................................................................... |
49 |
7.5. Факторы, влияющие на процесс прессования |
|
бумажного полотна................................................................ |
51 |
7.6. Интенсификация работы прессовой части |
|
бумагоделательной машины................................................. |
52 |
8. Сушка бумаги ............................................................................. |
60 |
8.1. Схема сушильной части бумагоделательной |
|
машины................................................................................... |
60 |
8.2. Теория сушки. Схема сушильной группы........................... |
62 |
8.3. Факторы процесса сушки...................................................... |
64 |
8.4. Сушильный цилиндр. Сушильные сукна............................ |
65 |
8.5. Влияние сушки на свойства бумаги..................................... |
69 |
8.6. Интенсификация сушки........................................................ |
69 |
8.7. Вентиляция сушильной части |
|
бумагоделательной машины................................................. |
71 |
8.8. Пароконденсатная система сушильной части..................... |
72 |
8.9. Схемы проводки бумажного полотна в сушильной |
|
части бумагоделательной машины....................................... |
73 |
9. Отделка бумаги .......................................................................... |
76 |
9.1. Машинная отделка................................................................. |
76 |
9.2. Отделка бумаги вне машины................................................ |
84 |
9.3. Резка бумаги на рулоны. Упаковка рулонов бумаги.......... |
86 |
10. Привод бумагоделательной машины................................... |
91 |
11. Использование бумажного брака.......................................... |
93 |
12. Использование оборотной воды ............................................ |
95 |
13. Технико-экономические показатели работы |
|
бумагоделательной машины.................................................. |
98 |
14. Обслуживание бумагоделательной машины.................... |
100 |
4
15. |
Развитие конструкций |
|
|
бумагоделательной машины................................................ |
102 |
|
15.1. Двухсеточные формующие устройства ........................ |
102 |
|
15.2. Бумагоделательные машины для выработки |
|
|
санитарно-бытовых видов бумаги................................. |
107 |
|
15.3. Бумагоделательные машины для выработки |
|
|
бумаги односторонней гладкости.................................. |
110 |
16. |
Аэродинамический способ получения бумаги.................. |
112 |
17. |
Меры борьбы со смоляными затруднениями |
|
|
и слизеобразованием.............................................................. |
120 |
18. |
Основные свойства бумаги................................................... |
122 |
19. |
Дефекты бумаги и меры борьбы с ними............................ |
128 |
Список рекомендуемой литературы......................................... |
131 |
|
5
ВВЕДЕНИЕ
Бумага занимает исключительное место в жизни людей. Ее открытие, как и изобретение колеса, – чудо, одно из величайших завоеваний человеческого разума. Появившись однажды, бумага прочно утвердилась в мире и, не зная конкурентов, победно идет через столетия.
В старину книги называли «источниками мудрости», «реками, напояющими вселенную», «утешением в печали».
«Крыльями, разносящими мысли мудрецов», «говорящим листком» именовали бумагу в странах Востока. К ней относились с почтением и благоговением, считали ее священным предметом. Может быть, потому, что бумага доносила через столетия неувядающую прелесть поэзии Алишера Навои или мудрые советы «Медицинского канона» Авиценны.
Какой же это удивительный, необыкновенной судьбы материал – бумага.
Бумага – материальная основа всего, что создается умом человека, и главное ее назначение – сберегать для потомков великое наследие поколений.
СССР занимал 4-е место в мире по объему производства целлюлозы, бумаги и картона. И даже тогда ЦБП СССР потребляла всего 13 % от общего объема заготавливаемой древесины. Остальной объем древесины (87 %) – на экспорт и деревопереработку.
Сегодня Россия по объему производства целлюлозы, бумаги и картона переместилась в середину второго десятка.
Годовое потребление бумаги и картона на душу населения:
•Россия – 40–45 кг,
•Польша – 100 кг,
•Япония – 200 кг,
•США – 329 кг,
•Финляндия – 432 кг.
6
Производство бумаги в нашей стране непрерывно увеличивается за счет реконструкции и расширения действующих предприятий и строительства новых, которые используют различные волокнистые полуфабрикаты. Технология производства бумаги сложна, так как часто связана с одновременным использованием различных по своим свойствам волокнистых полуфабрикатов, большого количества воды, тепловой и электрической энергии, вспомогательных химических веществ и других ресурсов и сопровождается образованием производственных отходов и стоков, вредно действующих на экологию окружающей среды.
Для успешного решения задач повышения эффективности бумажного производства, рационального использования природных ресурсов, повышения качества продукции, защиты окружающей среды необходимо, чтобы основные производители бумаги – рабочие, техники, мастера, инженеры и технологи – хорошо понимали сущность основных физико-химических процессов, протекающих на разных технологических стадиях производства бумаги, и могли управлять этими процессами.
Краткий обзор мировой целлюлознобумажной промышленности.
Объемы производства бумаги и картона
Мировым лидером по производству бумаги и картона исторически выступали США. Еще в начале 2000-х гг. они почти в 3 раза опережали деливших 2-е место Японию и КНР, однако Китай утроил выпуск, США опустились на 2-е место, и с 2009 г. Китай занимает 1-е место.
В настоящее время КНР выпускает бумаги и картона больше, чем вся Европа или Северная Америка. Кроме них, в число крупнейших продуцентов входят Япония и Германия, хотя их отрыв от двух ведущих стран весьма велик (табл. 1).
7
Таблица 1
Объемы производства бумаги и картона в странах с развитой целлюлозно-бумажной промышленностью (2019 г.)
№ |
Страна |
Производство, тыс. т |
Доля в мировом производстве, % |
п/п |
|||
|
Мир |
404 288 |
100,0 |
1 |
Китай |
107 650 |
26,6 |
2 |
США |
68 157 |
16,9 |
3 |
Япония |
25 376 |
6,3 |
4 |
Германия |
22 073 |
5,5 |
10 |
Швеция |
9 616 |
2,4 |
11 |
Канада |
9 473 |
2,3 |
12 |
Россия |
9 106 |
2,3 |
Структура экспорта целлюлозы по странам мира за 2019 г. (исходя из 100 %)
Главным экспортером целлюлозы в мире выступает Бразилия. Напомним, что 10 лет назад на мировом рынке целлюлозы ведущими экспортерами выступали Канада и США.
Удельный вес экспортных поставок бразильской крафтцеллюлозы в мировом масштабе составляет сегодня 23,6 %.
Важно отметить, что целлюлозные заводы Бразилии, работающие преимущественно на эвкалиптовой древесине, реализуют на внешнем рынке около 75 % от объема производства (табл. 2).
|
|
|
Таблица 2 |
|
Ведущие экспортеры целлюлозы в мире (2019 г.) |
||
|
|
|
|
№ |
|
Страна |
Доля экспорта, % |
п/п |
|
||
|
|
|
|
1 |
|
Бразилия |
23,6 |
2 |
|
Канада |
14,6 |
3 |
|
США |
11,1 |
7 |
|
Швеция |
6,2 |
9 |
|
Россия |
3,5 |
10 |
|
Германия |
2 |
8
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСОБЕННОСТИ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ОТРАСЛИ
Особенности целлюлозно-бумажной отрасли:
•отрасль целлюлозно-бумажной промышленности отличает сложность техники и технологии. По этой характеристике в настоящее время на первом месте считается космическая техника, на втором – некоторые компьютерные технологии, на третьем – целлюлозно-бумажное производство;
•уникальность продукции целлюлозно-бумажной промышленности – без ее продукции не может обойтись ни одна отрасль экономики: ни электроэнергетика, ни машиностроение, ни легкая индустрия, ни сельское хозяйство;
•в настоящее время техника развивается быстрыми темпами, возникают новые отрасли производства, экономики, соответственно, появляется необходимость в специальных видах бумаги
сновыми свойствами. Целлюлозно-бумажная отрасль удовлетворяет требования любой отрасли экономики.
Тенденции на рынке целлюлозно-бумажной продукции:
•рост спроса на специализированные бумаги и картоны определяется научно-техническим прогрессом и позволяет найти им техническое применение в широком спектре отраслей;
•рост потребления вискозной целлюлозы (от текстильной до ракетно-космической отраслей);
•рост потребления вторичной бумаги или макулатуры (экология, экономия лесных ресурсов);
•рост спроса на санитарно-гигиенические бумаги (рост населения Земли, повышение культуры);
•рост спроса на упаковочные бумаги и картон (легкая и биоразлагаемая упаковка).
Продукция переработки целлюлозы, бумаги и картона насчитывает более 10 000 наименований. И все это – из одного вида сырья: растительного, главным образом, из древесины.
9
2. КЛАССИФИКАЦИЯ БУМАГИ И ЕЕ СВОЙСТВА
Бумага является упругопластичным капиллярно-пористым листовым материалом, состоящим из мелких растительных волокон, соответствующим образом обработанных и соединенных в тонкий лист, волокна в котором связаны между собой поверхностными силами сцепления.
В зависимости от назначения, бумага характеризуется различными показателями: массой 1 м2, толщиной, плотностью, механической прочностью, степенью проклейки, зольностью, влажностью, цветом, белизной, химической чистотой, впитывающей способностью, воздухо-, паро-, жиронепроницаемостью, диэлектрическими и теплопроводящими свойствами, фильтрующей способностью, долговечностью и другими показателями – и подразделяется на десять классов:
1-й класс − для печати − газетная, типографская, офсетная, литографическая, для глубокой печати;
2-й класс − для письма, машинописи, черчения − писчая,
почтовая, тетрадная, рисовальная; 3-й класс − электротехническая − кабельная, конденсатор-
ная, пропиточная, намоточная и др.; 4-й класс − оберточная и упаковочная − мешочная, ан-
тикоррозийная, бандерольная, пергаментная, оберточная и др.; 5-й класс − светочувствительная и переводная − диазо-
бумага, диазокалька, гумированная для переводных изображений и др.;
6-й класс − для изготовления папирос и сигарет − папи-
росная, курительная и др.; 7-й класс − впитывающая − промокательная, фильтроваль-
ная, для хроматографии и электрофореза и др.; 8-й класс − промышленно-техническая разного назначения −
каландровая, для патронирования, для технологических патронов и конусов, абажурная и др.;
10