Хлопковая целлюлоза

4.Переработка хлопка-сырца на хлопкоочистительных заводах

ив линтерных цехах хлопкомаслобойных заводов

Особо сложные задачи в связи с введением машинной уборки урожая хлопчатника выпали на долю хлопкоочистительной про­ мышленности и линтерных цехов масложиркомбинатов, так как при резком увеличении засоренности хлопка-сырца предприятия этих отраслей народного хозяйства должны были вырабатывать тек­ стильное волокно, волокно для ватной промышленности с засорен­ ностью, относительно мало повышенной по сравнению с засорен­ ностью тех же продуктов, полученных при переработке хлопкасырца ручного сбора. В результате этого резко изменился облик хлопкоочистительных заводов.

Современный хлопкоочистительный завод состоит из ряда цехов, а именно: а) сушильно-очистительного цеха, где поступающий хло­ пок-сырец высушивается и очищается от грубых примесей; б) очис­ тительного цеха, в котором хлопок-сырец с помощью специальных машин подвергается дополнительной очистке от неволокнистых при­ месей; в) волокноотделительного цеха, в котором хлопок-сырец пропускается через пильные (советский хлопок) или через валичные (длинноволокнистый советский хлопок) волокноотделители, причем от сырца отделяется длинное волокно; г) цеха линтеровки и семеоголения семян, где семена после волокноотделения снова очищаются и пропускаются через линтера, а полученный линт ме­ ханически очищается от примесей; д) цеха обработки посевных се­ мян, в котором семена очищаются от примесей, обрабатываются на семеочистительных машинах, причем семена оголяются до 0,2% (но не более 0,8%) содержания на их поверхности волокна, оголен­ ные семена сортируются, протравливаются и затариваются в меш­ ки для отправки в совхозы и колхозы для посева; е) угарного це­ х а — для выделения волокна, содержащегося в улючных и циклон­ ных отходах; ж) прессового цеха, в котором полученное волокно прессуется в кипы для отправки потребителям [1].

Переработка хлопковых семян на маслозаводах сводится: к очистке прошедших линтеровку на хлопкоочистительных заводах семян от тяжелых примесей (до 5% землистых примесей, камней и т. д.); к линтерованию семян; к шелушению (отделению ядра от шелухи); к получению хлопкового масла прессованием в горячих шнек-прессах и экстракцией бензином; к рафинированию получен­ ного хлопкового масла. Поступающие на маслозаводы семена хра­ нятся в бунтах (1000—4000 т семян в каждом). Для хорошего со­ хранения семена должны быть достаточно сухими. В результате микробиологических процессов при хранении влажных семян пор­ тится не только содержащееся в них масло, но и волокно.

Семена очищаются в очистительном цехе в сепараторах — буратах с цилиндрическими ситами. Для удаления металлических при­ месей на потоке установлены сильные электромагниты. Линтеровка семян производится на кольцевых линтерах ПКХ, системы

ЦНИИХБ, начало промышленного использования которых отно­ сится к 1960-м гг. Полное оголение семян до остаточной опушенности 0,2% (и не более 0,8%) производится на разработанных Ака­ демией наук УзССР семеочистительных машинах (СОМ, 3COM, 4СОМ, КСОМ), работающих по принципу упругого шлифования, с использованием игольчатых барабанов. Представление о принципе работы этих машин дается ниже.

После линтеровки семена подвергаются шелушению на гуллерах, в металлическом корпусе которых имеются два диска, покры­ тых зубьями, с зазором между ними в 3—5 мм. Один диск непод­ вижен, другой вращается. Измельчаемые между дисками семена выбрасываются из машины в виде смеси шелухи и ядра. Разделе­ ние их производится при помощи сепаратора, сотрясающихся сит и др. Несмотря на тщательное разделение, все же остается некото­ рое количество шелухи, в которой сохраняются частички ядра, вследствие чего в заводской шелухе имеется 0,7—0,8% хлопкового масла. В выделенном из семян ядре— мезге, содержится до 35% масла, 34% белковых веществ и только около 2,0% целлюлозы.

При получении масла прессованием мезга дополнительно из­ мельчается в вальцах и поступает в жаровни — металлические ча­ ны с наружным обогревом, с приспособлением для перемешивания. При поджаривании мезга «распаривается», оболочки клеточек, со­ держащих масло, лопаются, масло при нагревании делается легко подвижным, белки «свертываются» и делаются нерастворимыми, что облегчает получение чистого масла. Остатки мезги после вы­ деления масла (жмыхи, шрот) используются как ценные корма в животноводстве. Хлопковое масло для пищевых целей и производ­ ства маргарина подвергается очистке (фильтрация, химическая очистка с помощью щелочей и т. д.). В неочищенном виде хлопко­ вое масло в основном используется для изготовления олифы, для мыловарения и других целей. В шелухе, после отделения ее от ядра, содержится значительное количество (до 20—25%) короткого хлоп­ кового волокна (подпушка, делинта).

В настоящее время шелуха перерабатывается на гидролизных заводах, где она обрабатывается методом ступенчатого перколяционного гидролиза растворами серной кислоты (0,8— 1,2% ),причем углеводные части ее превращаются в пентозы (ксилоза) и гексозы (шестиатомные сахара, главным образом глюкоза). Переработкой полученных гидролизатов на гидролизных заводах получают эти­ ловый спирт, белковые дрожжи, фурфурол, фуран, тетрагидрофуран, фурфуриловый спирт, ксилозу, ксилит и ряд других продуктов. В настоящее время предусматривается промышленное использова­ ние шелухи после гидролиза — гидролизного лигнина. Как мы уже указывали, из лигнина вырабатывают ряд продуктов — хлорлигнин, нитролигнин, синтетические смолы и т. д.

5. Линтер и линтеровка семян

Весь урожай хлопка-сырца поступает для переработки на хлоп­ коочистительные заводы. После джиннирования сырца большая часть семян (технические семена) проходит линтеровку и отправля­ ется для переработки, в том числе и для дополнительного линтерования, на хлопкомаслобойные заводы, остальная же часть — посев­ ные семена — обрабатывается на хлопкоочистительных заводах, в частности здесь производится окончательное оголение семян.

Хлопковые семена советских сортов по выходе из волокноотде­ лителей имеют опушенность 11— 15% (от исходной массы семян), а семена тонковолокнистых советских сортов — 2,5—5%. Опушенность

ется линт I и II типов, используемых в производстве ваты, снимает­ ся его 2,5—3% от массы семян. Третья линтеровка производится на кольцевых линтерах, причем получается линт III типа, используе­ мый в химической промышленности, в количестве до 4—4,5% от массы семян. Посевные семена затем полностью оголяются на семеочистительных машинах.

На хлопкомаслобойных заводах семена линтеруются сначала на кольцевых линтерах, а затем на семеочистительных машинах СОМ, 3COM ,4С0М, КСОМ.

До 1930-х гг. промышленность была оснащена только очень не­ сложными по конструкции и несовершенными линтерами, например «Орел», системы Карвера и завода «Ташсельмаш» им. Ворошилова, снабженных пильным валом из 106 стальных пил, с 330 зубьями на каждой из них. Исследованиями Б. А. Левковича было показано, что за счет увеличения числа пил на пильном валу можно резко уве­ личить производительность машины и улучшить ее работу. Это да­ ло толчок к совершенствованию линтеров.

Сначала появились 141-пильные джины и линтера, а в послед­ ние десятилетия и 160-пильные — линтер ПО-160 и модернизирован­ ный ПОМ-160, конструкции джина и линтера очень сходны. На рис. 5 показана схема устройства воздухосъемного линтера ПОМ-160, а на рис. 6 — рабочая (семенная) камера этого линтера.

Основными органами машины (рис. 5) являются семенная ка­ мера 4, колосниковая решетка 2, пильный цилиндр 1, сопло воздуш­ ной камеры для съема линта с пильного цилиндра 7, улючный козы­ рек 6, отбивающий целые незрелые семена (улюк) от снятого с семян линта. Семена из бункера подаются в семенную камеру, скорость подачи семян регулируется автоматически. Внутри семенной каме­ ры 4 имеется четырехлопастный ворошитель 5, получающий прину­ дительное вращение и вращающийся в направлении, обратном по отношению к вращению пильного цилиндра. Дном семенной каме­

ют с них волокна линта и протаскивают их за колосниковую решет­ ку. Там волокна линта сдуваются с поверхности зубьев потокам воз­ духа в волокноотвод, а затем на сетку вращающегося конденсера, через сетку проходит воздух, а слой волокна в виде холста остается на сетке и накатывается на ролик. В процессе линтеровки через ко­ лосниковую решетку проскакивают и попадают в линт мелкие не­ волокнистые примеси, в частности мелкие семена (улюк), с по­ мощью улючного козырька 6 отделяются тяжелые сорные приме­ си от чистого линтного волокна. Мелкие частички шелухи, остающи­ еся в линте, и составляют главную часть его засоренности.

Рис. 6. Рабочая (семенная) камера линтера

Модернизированный линтер ПМП-160 отличается от описанного ПОМ-160 большей производительностью, более совершенной авто­ матизацией регулирования процесса линтерования и полной герме­ тизацией, чем устраняется выделение пыли в воздух цеха.

IV типа). Машина состоит из двух одинаковых рабочих камер, работающих последовательно. В каждой камере имеется сетчатый кожух, огибающий два щеточных барабана. В верхней части кожу­ ха расположен продольный желоб, выполняющий роль семенной камеры. Щеточные барабаны в каждой камере вращаются в одну сторону со скоростью 1100 об/мин. При переходе из верхней каме­ ры в нижнюю и при выходе из нижней камеры заслонки регулиру­ ют проход семян и тем самым остаточную опушенность семян. По­ падая в машину по лотку, семена заполняют семенную камеру и кольцевое пространство между барабанами и сетчатым кожухом. При вращении барабанов семенной валик также вращается. Семе­ на из него непрерывно уносятся и затем через сетку вновь возвра­ щаются в семенную камеру. Съем волокна с семян осуществляется как в самом семенном валике, так и в кольцевом пространстве между барабанами и сеткой. Снятое с семян волокно выбрасыва­ ется за пределы кожуха, отсасывается воздушным потоком и соби­ рается в циклоне или в конденсере. Для поддержания концов металлических щеток острыми предусмотрена возможность ревер­ сивной работы машины, при которой изменяется направление дви­ жения барабанов и при этом периодически щетки расправляются и перешлифовываются. Линт и подпушек, снятые с верхней секции, имеют засоренность 7—9% и составляют до 75% от общего съема волокна на машине. Волокно, полученное в нижней части машины, имеет засоренность около 35% и собирается отдельно.

Линт дополнительно очищается в линтоочистительных машинах. На рис. 9 показана схема устройства линтоочистительной машины ОП-3 батарейного типа, устанавливаемой между конденсером и прессом, в котором линт запрессовывается в кипы. В ней два пита­ ющих рифленых валика 1 принимают линт. Несколько уплотнен­ ный слой линта передается на рифленые валики с меньшим диамет­ ром 2, дополнительно уплотняющие линт, откуда он попадает на первый пильный барабан 3. Три пильных барабана набраны из дис­ ковых пил, имеющих профиль зубьев, обеспечивающих сброс лин­ та с зубьев пил под действием центробежной силы. Пильные диски на валу установлены наклонно к его оси, и каждая пила обеспечи­ вает прочес ленты линта по длине междупильного расстояния. Пильные барабаны не только расчесывают линт, но и транспорти­ руют его по сетке 4, обеспечивая интенсивное протряхивание слоя линта и выделение из него мелкого сора, крупные примеси отделя­ ются отбойным ножом 5. Из первой пильной секции линт далее про­ ходит через вторую, а затем через третью секции. Сор выводится сорным шнеком 7, а очищенный линт выгружается парой выпускных валов 6.

Самое краткое ознакомление с оборудованием линтерных цехов хлопкоочистительных и маслозаводов, перерабатывающих хлопко­ вые семена, показывает, как далеко ушли современные заводы от заводов, перерабатывавших хлопок ручного сбора, насколько сло­ жен комплекс используемого современного оборудования. Только

благодаря этому оказалась возможной переработка огромного уро­ жая хлопчатника в СССР в последние годы с получением качест­ венного волокна. Мы не затрагиваем достаточно глубоко разрабо­ танные трудами советских ученых вопросы теории хлопкоочист­ ки, изучения закономерностей процесса снятия волокна, зависимос­ ти выходов линта и его засоренности, длины волокна от параметров технологического процесса и др. С этими вопросами можно подроб­ но ознакомиться по учебнику Б. И. Роганова и соавторов «Первич­ ная обработка хлопка», откуда мы и заимствовали описание обо­ рудования для линтерования семян [1].

Необходимо отметить, что со стороны химической промышленно­ сти основными требованиями к линту являются определенная (до б мм) длина волокна, весьма незначительное содержание неволок­ нистых примесей (особенно крупных). Кроме того, не записана ни в каких технических условиях, но достаточно четко и определенно установлена необходимость, чтобы поверхность линта (кутикула) была возможно больше механически повреждена, так как и после

1

Рис. 9. Схема устройства линтоочистителыюн машины ОП-3:

1 — питающие рифленые валики; 2 — рифленые валики меньшего диаметра; 3 — пильный барабан; 4 — транспортирующая сетка; 5 — отбойный нож; 6 — выпуск­ ные валы; 7 — сорные шнеки

химической очистки волокна кутикулы сохраняют свойства полунепроницаемой оболочки и понижают реакционную способность хлоп­ ковой целлюлозы, полученной из линта при ее химической перера­ ботке. Значительное механическое поверхностное повреждение во­ локна линта имеет место при обработке семян на кольцевом лин­ тере и на семеочистительных машинах, и это надо считать положи­ тельным фактором в работе этих машин, что улучшает качество получаемого для химической переработки волокна.

6. Делинтеровка (оголение) хлопковых семян

Одно из направлений развития техники переработки хлопковых семян связано со снятием с семян самого короткого волокна — делинта (подпушка), которое при линтеровке семян на обычных лин­ терах не снимается. Важность этой задачи определяется: 1) необ­ ходимостью увеличивать ресурсы хлопкового волокна; тем, что 2) посевные семена должны содержать на поверхности минималь­ ное количество короткого волокна, так как волокнистый слой пре­ пятствует увлажнению семян после посева их в почву,что удлиняет вегетационный период и затрудняет предпосевную дезинфекцию се­ мян; а также тем, что 3) при переработке на заводах повышенная опушенность семян вызывает ощутимые потери масла, ухудшает качество жмыха — ценного корма в животноводстве.

Появление машин кольцевого линтера и семеочистительных ма­ шин в достаточной мере удовлетворительно решило три основные проблемы, связанные с делинтеровкой семян, и практически сняло с повестки дня саму проблему делинтеровки семян. Отпала надоб­ ность в использовании особого термина «делинт».

В США в 30-х гг. так же остро стояла проблема делинтеровки семян, и в промышленности использовался ряд специальных делинтных машин, из которых мы упомянем кулачно-барабанную мельни­ цу Бауэра только потому, что на ней делинт получался размолом хлопковой шелухи и, несмотря на высокое (20—25%) содержание мелкого сора, был пригоден для химической переработки. В этой мельнице имеется барабан с дисками, к которым прикреплены зуб­ чатые кулачки (8 дисков и 48 кулачков). Шелуха перед подачей в мельницу размалывается в шнеках, затем в особых приспособле­ ниях происходит разделение частично оголенной шелухи и делик­ та, и шелуха подается в мельницу. Кожух мельницы имеет отвер­ стия, через которые отсасывается снятый с шелухи делинт.

Преимуществами этого вида механического отделения делинта от шелухи являются: 1) полное отделение делинта (получается в процентах от массы шелухи делинта 25—32% плюс 53—65% отру­ бей); 2) хлопковая целлюлоза получается мелко измельченной. Так, поврежденный с поверхности делинт легко смачивается даже хо­ лодными щелочными растворами, а химическая очистка его прохо­ дит достаточно легко; 3) повышенная засоренность в делинте Бауэ­ ра благодаря более тонкому измельчению не препятствует перера­