4.14. Расход энергии при получении хтмм

Химическая обработка при получении ХТММ снижает расход энергии по сравнению с производством ТММ, так как под воздействием химикатов происходит размягчение лигнина и частичное разрушение клеточной стенки волокон, облегчающее последующую механическую обработку щепы. В ходе исследований по получению ХТММ из еловой щепы было установлено, что при постоянной разрывной длине (5 км) удельный расход энергии на производство ХТММ снижается по мере увеличения степени сульфонирования. При содержании сульфоната в щепе, равном 2,2 %, расход энергии сокращается примерно в 3 раза (с 2550 кВтч/т для ТММ до 835 кВтч/т для ХТММ).

Расход энергии при производстве ХТММ по способу ОПКО на 40 % меньше, чем при производстве ТММ и примерно равен расходу энергии при производстве ДДМ. При производстве обычной ТММ около 1/3 энергии расходуется на разделение древесины на волокна, а остальная часть её используется для разработки волокон. В процессе ОПКО энергия при размоле в рафинёрах расходуется только на разделение древесины на волокна, а разработка волокон осуществляется за счёт химической обработки.

Наиболее эффективное снижение расхода энергии наблюдается при получении химико-механических видов массы из лиственной древесины ввиду особенностей её анатомического строения. Максимальное снижение расхода энергии имеет место при получении ХТММ из древесины клёна.

Использование химико-механических видов массы вместо ТММ в композиции газетной бумаги снижает одновременно и удельный расход энергии на её производство. Так, например, для производства газетной бумаги, содержащей в композиции 90 % ТММ и 10 % полубелёной сульфатной целлюлозы, требуется 8,3 ГДж/т, а для производства газетной бумаги, состоящей из 35 % ХТММ и 65 % ДДМ, – 5,8 ГДж/т.

Японские исследователи предложили оригинальный способ снижения расхода энергии в процессе получения ТММ. Размол производится при низкой концентрации (3 %) с использованием дисков, имеющих вместо стальной гарнитуры абразивную поверхность. Это приводит к увеличению количества размалывающих элементов на поверхности диска и улучшению свойств полуфабрикатов за счёт сравнительно мягкого воздействия на древесину в процессе размола. Отмечается исключительно низкое содержание костры в полуфабрикате при использовании абразивной гарнитуры, а расход энергии в 2 раза ниже, чем для обычного способа получения ТММ.

15. Производство химико-механической массы (хмм)

Химико-механическая масса по свойствам занимает промежуточное положение между чисто механической массой и полуцеллюлозой. Получается она скоростной варкой с последующим размолом по такой же технологической схеме, что и ХММ (см. рис. 34), но с использованием более глубокой химической обработки, т.е. варкой при больших расходах химических реагентов, при более высоких температурах и продолжительности. Сырьём служит древесина как хвойных, так и лиственных пород, причём в последние годы все более широкое применение находит древесина лиственных пород.

Размол при выработке ХММ производится при атмосферном давлении.

При получении ХММ химические реагенты интенсивно воздействуют на древесное сырьё. Образующаяся при обработке твёрдая лигносульфоновая кислота, гидрофильная по природе, способствует размягчению щепы и повышению степени набухания волокон.

При воздействии щелочных реагентов также повышается набухание волокон частично благодаря растворению углеводной фракции, а частично в результате деацетилирования гемицеллюлоз, что особенно важно при использовании древесины лиственных пород. Частичное растворение древесины приводит к повышению загрязнённости сточной воды.

При производстве ХММ в процессе размола щепы образуется мелочь в результате удаления первичной стенки и наружного слоя вторичной стенки. Однако благодаря размягчению срединной пластинки разделение волокон происходит с образованием незначительного количества мелковолокнистой фракции при полном отсутствии костры.

Выход ХММ ниже, чем ХТММ, из-за более интенсивного воздействия химических реагентов. Выход и свойства ХММ зависят от вида и свойств древесного сырья, режимов предварительной обработки (варки), размола, а также от степени помола полуфабриката. Выход ХММ из древесины хвойных пород – 87 – 91 %, из лиственной древесины – 80 – 88 %.

Обработка щепы химическими реагентами может производиться, как в паровой, так и в жидкой фазе.

Варка щепы при получении ХММ из древесины хвойных пород проводится при расходе Na₂SO₃ 12 – 17 % мас. а.с. веществ в течение 10 – 60 мин при температуре 130 – 170 ⁰С.

После варки из щепы удаляется отработанный раствор Na₂SO₃, а щепа подвергается размолу в две ступени при атмосферном давлении.

Лигнин, содержащийся в лиственной древесине, гораздо труднее подвергается сульфонированию, чем лигнин древесины хвойных пород. Для сульфонирования лигнина лиственной древесины необходимы большая продолжительность варки и использование, кроме сульфита натрия, гидроксида натрия. Увеличение продолжительности обработки и расхода химических реагентов сопровождается снижением выхода и коэффициента светорассеяния полуфабриката.

ХММ из лиственной древесины можно получать варкой в течение 10 – 60 мин при расходе Na₂SO₃ около 16 % мас. а.с. вещества и температуре 130 ⁰С. При повышении температуры варки до 160 ⁰С увеличиваются показатели механической прочности полуфабриката, но снижаются коэффициент светорассеяния, выход и увеличивается загрязнённость сточной воды. ХММ из лиственной древесины, полученная при высоких расходе химических реагентов, температуре и продолжительности варки, по свойствам приближается к сульфитной целлюлозе.

Показатель рН оказывает значительное влияние на белизну полуфабриката; для получения высокой степени белизны начальный рН должен составлять 7 – 8.

Существует несколько вариантов производства ХММ, которые отличаются в основном, видом химического реагента, используемого для обработки древесного сырья. Из них наибольшее распространение получили сульфонированная ХММ (СХММ) и бисульфитная ХММ (БХММ).