Производство целлюлозы

В настоящее время существует два основных способа производства целлюлозы: сульфитный и сульфатный.

Сульфатный используется чаще, так как этим методом можно перерабатывать любой вид древесины, и полученная целлюлоза имеет высокую механическую прочность, но выход целлюлозы на 3-4 % меньше, чем при использовании сульфитного метода.

Основные стадии производства целлюлозы:

1. подготовка древесины

2. приготовление варочных растворов

3. варка древесины

4. очистка, отбелка и облагораживание целлюлозы.

1. Подготовка древесины

Подготовка древесины включает следующие операции:

• Распиловка. Стволы распиливают на куски длиной 1,5-2 м, которые называются балансы. Потеря древесины составляет 3-5%.

• Окорка. Окорку проводят мокрым или сухим способом. Перед окоркой древесину либо замачивают, либо обрабатывают паром или химическими реагентами. Чаще используют мокрый способ, для этого балансы загружают в сетчатый барабан, при вращении которого за счет трения стволов друг о друга кора снимается. В процессе окорки образуются корусодержащие сточные воды. Их направляют на отстаивание, воду возвращают на окорку. Влажность коры 75-85%.

Методы утилизации коры:

Сжигание. Перед сжиганием необходимо провести обезвоживание коры до влажности 30-40% на открытых площадках или короотжимных прессах.

Также кору можно использовать в гидролизном производстве, для получения строительных плит и картона, для покрытия тренировочных площадок, в качестве удобрения после измельчения. Применяются также разные методы брикетирования коры с последующим использованием полученных брикетов в качестве топлива

• Рубка балансов в щепу проводится с помощью специальных ножей. При рубке наряду со щепой нормальных размеров получают более мелкие фракции (пыль, опилки, мелкая щепа) и более крупные куски. Крупная щепа задерживается на сите и возвращается на рубку. Пыль и опилки являются отходами производства. Их количество составляет 1-3% от массы древесины.

Сульфитная варка древесины

2. Приготовление сырой сульфитной кислоты.

Приготовление сырой сульфитной кислоты слагается из следующих операций:

а) получение сернистого газа.

Сернистый газ получают сжиганием серы или колчедана в печах различной конструкции. Наиболее эффективны для получения сернистого газа печи кипящего слоя.

б) очистка газа.

Газовая смесь выходит из печей с Т=700-1500⁰С и содержит ряд нежелательных примесей: огарковую пыль, SO₃, соединения селена, серу, окислы мышьяка. Все эти примеси способствуют саморазложению сульфитной кислоты (наиболее сильное каталитическое действие на процесс саморазложения бисульфита оказывают соединения селена) и негативно влияют на процесс варки целлюлозы. Поэтому они должны быть удалены из газа.

Для очистки сернистого газа используют следующие методы: очистка от пыли в пылеосадительных камерах, циклонах и сухих электрофильтрах. Для очистки от SO₃ и селена используют мокрые электрофильтры.

в) поглощение сернистого газа.

При приготовлении сырой сульфитной кислоты на кальциевом основании используется два метода: башенный и известково-молочный.

Башенный – поглощение SO₂ проводится в высокой башне, заполненной известняком, сверху орошаемой водой. При этом идут следующие реакции:

SO₂+H₂O=H₂SO₃

H₂SO₃+CaSO₃= Ca(HSO₃)₂+CO₂+H₂O

Сернистый газ подается в избытке, чтобы некоторое его количество оставалось в свободном состоянии. В результате получается сырая сульфитная кислота.

Известково-молочный: SO₂ вводят в известковое молоко, процесс идет в скрубберах по принципу противотока:

Ca(OH)₂+SO₂=CaSO₃+H₂O

CaSO₃+ SO₂+ H₂O=Ca(HSO₃)₂

После окончания образования Ca(HSO₃)₂ происходит растворение SO₂ и образования сырой кислоты.

При приготовлении сырой сульфитной кислоты на магниевом основании технология аналогична известково-молочному методу. При приготовлении сырой сульфитной кислоты на натриевом основании технология аналогична известково-молочному методу только в качестве орошающей жидкости используется раствор соды:

Na₂CO₃+ 2 SO₂+ 2 H₂O=2 NaHSO₃+ CO₂

Различают сырую и варочную кислоту. Варочная кислота смесь сырой кислоты и продуктов сдувок из котлов, проводимых во время варки.