Билет № 23

1. Технология переработки отходов сортирования ДМ. При получении механической массы, количество отходов сортирования возрастает до 30 % от всей древесной массы, следовательно большое внимание уделяется переработке. Степень помола отходов равна 10 – 15 ºШР, следовательно такая масса не может использоваться самостоятельно или возвращаться в поток, от сюда следует, что нужен дополнительный размол до 30 ШР. Эта масса состоит из грубых малофибрилированных жестких частиц древесины (сучки) размол которых проводить обязательно. Размалывают отходы в рафинерах в одну ступень, полученная масса введенная в основной поток ухудшает поверхность получаемой бумаги, отсюда следуют обрывы полотна. Перемолотая рафинерная масса вызывает повышенную пылимость бумаги. Нельзя использовать рафинерную массу в производстве газетной, типографской и писчей бумаги. Поэтому размалывают отходы в 2 ступени в рафинерах, в последнее время в дисковых мельницах. На второй ступени используют гидрофайнер – конические формы состоят из кожуха и сердечника. Масса поступает в узкую часть, проходит пространство между статором и ротором и перетирается, разрезается в пространстве между статором и ротором. Чем больше концентрация тем меньше степень разрезания, но больше степень продольного расщепления, отсюда следует более высокая качество массы. Отходы сортирования требуют особого внимания и при сгущении перед размолом они имеют низкую концентрацию равную 1 %, для размола такая масса требует сгущения. Для сгущения до 2 ‑ 3% используют наклонное сито, которое устанавливают под углом 60 градусов, диаметр отверстия 2 мм. Массу пропускают по поверхности сита и она отдает воду. Если угол равен 30 градусам, то масса сгущается до 4 – 8 %. Сгущение на обычных шаберных сгустителях возможно при больших концентрациях массы. Так же применяются скребковые сгустители. Они состоят из горизонтальных перфорированных пластин с отверстиями диаметром 2 – 6 мм, над пластинами смонтировано скребковое устройство. Масса проходящая по пластинам перемещается с помощью скребков и постепенно обезвоживается. На входе рафинера устанавливается магнитный сепаратор, который улавливает металлические включения. Новый метод обработки отходов сортирования – это воздействия на них моносульфита натрия отсюда следует повышение гидрофильности лигнина в древесных частицах. Древесина становится более пластичнее и легче разделывается на отдельные структурные составляющие. Получают тонкие гибкие волокна с высокой способностью к образованию связи. Условия: температура равна 130 градусов, расход сульфита натрия 6%, продолжительность 20 мин, pH массы равно 7-8.

После сортирования размолотые отходы подаются в основной поток готовой древесной массы. Могут получать и товарную древесную массу, т.е. не подавать ее на смешивание с основным потоком а сгущение и обезвоживание проводить отдельно. Обработанная древесная масса обладает высокими бумагообразующими свойствами, ее можно продавать по высокой цене.

2. Побочные продукты сульфат-целлюлозного производства. При модификациях процесса регенерации черного щелока натронного и сульфатного производства осуществляется получение побочных продуктов.

1)получение щелочного лигнина (медол) Исходным служит черный щелок ,содержащий 19-20 сухого вещества .Осаждение ведут в двух последовательно соединенных баках ,через которые пропускают дымовые газы ,содержащие 15-20% СО2 ,время осаждения =8-9 часов, рН=8,5. Мидол высаживается из щелока виде желатинового осадка ,его подвергают коагуляции температура =90 градусов и затем охлаждение при 40 градусах при непрерывном размешвании. Осадок отфильтровывают и промывают в фильтр-прессе ,просушивают. Сухие хлопья раскалывают в порошок и готовый мидол пакуют. (W=2-4,зольность =1,растворимость в воде 2 ,температура плавления =235 градусов ,выход=30 процентов от массы органического осадка черного щелока)

2)Получение пластичных масс (изготовление слоистых пластиков на бумажной основе –ламинаты).Порошок лигнина перемешивают с Ц при размоле .Отливают и сушат бумагу массой 200 г/м2.Листы бумаги укладывают в пачку (десятки штук ) в этажерочный прессах с паровым обогревом .Давление =50 МПа,температура =180 градусов ,продолжительность =60 минут.

3)Получение ванилина из сульфатного лигнина прямым окислением черного щелока воздухом . Окисление проводят в присутствии медного купароса в автоклаве где давление =0,75МПа,8 NaOH.Выход ванилина =1кг из 1м3 щелока или 0,5 процентов от массы сухого вещества.

4)Получение органических кислот (муравьиной ,уксусной ,щавелевой ,молочной ,малоновой,янтарной и др.). Черный щелок окисляют кислородом при температуре=140-170 градусов в течении 1,5 часа . Для выделения кислот из окисленного щелока его подкисляют серной кислотой до рН=2 и отделяют осадок лигнина .Фильтрат экстрагируют диэтиловым эфиром для извлечения муравьиной и уксусной кислот , выход составляет 70-140 кг на 1 тонну Ц. Черный щелок окисляют воздухом в пенном скруббере и упаривают с 30 процентной серной кислотой до рН=1. Раствор фильтруют и обрабатывают 40 проц.H2SO4.Образуется 2 слоя – слой кислой воды и белый осадок CaSO4.Осадок отфильтровывают ,кислую воду на ректификацию ,где обнаружена смесь кислот . 58 процентов кислот – это 39 процентов уксусной, 7 процентов муравьиной ,7 проц. пропановой кислоты ,и 5 проц. масляной кислоты

5)Получение диметил сульфида. К упаренному черному щелоку добавляют Na2S или S и смесь нагревают в теплообменнике до температуры 190 С, затем острым паром в реакторе под давлением 15 МПа и темп. 280 С. образуется смесь газов охлажденных в конденсаторе и получают сырой диметил сульфид. Это промывают в скрубберах белым щелоком и на ректификацию. Получают товарный диметил сульфид выход которого 30 кг на 1 тонну целлюлозы.

6) получение диметилсульфоксида из диметил сульфида различными методами окисления Окисление диметилсульфида азотной кислотой связано с образованием промежуточного продукта – нитрата сульфоксида. Потом его разлагают карбонатом бария и получают диметилсульфоксид. Для получения диметилсульфоксида из газообразных выбросов и конденсата сульфат целлюлозного производства исходным сырьем является одорант, т.е. смесь дурнопахнущих метилсернистых продуктов, собранных варочном и выпарном отделах завода. После перегонки одоранта получают диметил сульфид, который подвергают окислению перекисью водорода. Сырец очищается вакуум перегонкой и собирается в сборника, выход составляет 1 кг на одну тонну целлюлозы. Является хорошим растворителем для экстрактивных веществ.

3. Прессование бумаги. Влияние прессования на свойства бумаги. Правило безопасной эксплуатации прессовой части БДМ. Сырая бумага, отлитая на сеточном столе бумагоделательной машины, содержит 12—24% сухого вещества (в среднем 18— 20%). Таким образом, на 1 кг бумаги в бумажном полотне оста­ется еще 3—8 кг воды. Эта вода удаляется сначала механическим отжимом при пропуске бумажного полотна через несколько валь­цовых прессов, расположенных последовательно, а затем при суш­ке на нагретой поверхности сушильных цилиндров. При отжиме влаги на прессах изменяется ряд свойств бумаги: повышается объ­емный вес, снижается пористость, воздухопроницаемость, впиты­вающая способность, увеличивается механическая прочность по сопротивлению разрыву, излому и продавливанию, повышается прозрачность.

При прессовании применяют шерстяные сукна, которые предо­храняют слабое бумажное полотно от разрушения, пропускают отжатую влагу и одновременно транспортируют бумагу от пресса к прессу и далее к сушильным цилиндрам.

Обычно на машине устанавливают два-три мокрых пресса. На самосъемочных машинах можно встретить один мокрый пресс, при выработке высокосортных видов бумаги — четыре, а при вы­работке жиронепроницаемых видов бумаги — даже пять прессов. Кроме мокрых прессов с сукнами, часто устанавливают еще сглаживающие, или офсетные, прессы без сукон. Они предназна­чены не для удаления влаги, а лишь для уплотнения бумаги и придания ей гладкости.

Путем механического отжима в прессовой части машины уда­ется достигнуть сухости бумажного полотна от 25 до 42 и даже иногда до 45%. Конечная сухость бумаги после прессов зависит от вида вырабатываемой бумаги, удельного давления, скорости машины, типа и количества мокрых прессов.

Количество влаги, удаляемой мокрыми прессами, уменьшается от пресса к прессу, а потому установка большого количества прес­сов в ряде случаев не оправдывается экономически, так как ко­личество воды, удаляемой на последнем прессе, может обойтись дороже, чем обезвоживание сушкой. Количество прессов, устанав­ливаемых на бумагоделательной машине, определяют в каждом отдельном случае технико-экономическими расчетами.

Чем больше воды удаляется при прессовании бумаги, тем, естественно, меньше ее удаляется из бумажного полотна в про­цессе его сушки. Это важно не только с экономической точки зрения, так как механический отжим влаги в прессах обхо­дится значительно дешевле, чем испарение ее при сушке, но и имеет определенное значение для достижения тех или иных свойств бумажного полотна.

С увеличением удельного давления при прессовании возрас­тает сухость бумажного полотна, выходящего из пресса. По мере увеличения сухости удельное давление может быть по­вышено без опасения раздавливания полотна. Поэтому на вто­ром прессе применяют большее удельное давление, чем на первом, а на третьем прессе — большее давление, чем на вто­ром, доходящее до 686—787 Н/см и в отдельных случаях до 981 Н/см. С повышением удельного давления наряду с увели­чением сухости бумажного полотна легче повысить плотность изготовляемой бумаги.

Однако после достижения определенной величины удельного давления последующее его повышение уже не обеспечивает возможности дальнейшего повышения плотности бумаги.

Если в композиции бумаги содержится древесная масса, то максимально возможная плотность бумаги достигается при меньшем удельном давлении прессования, чем при изготовле­нии бумаги из 100%-ной хвойной целлюлозы. С повышением удельного давления прессования механическая прочность бумаги, выражаемая показателем разрывной длины, увеличива­ется, воздухопроницаемость бумаги при этом резко снижается, снижаются также показатели белизны и непрозрачности бу­маги. Непрозрачность бумаги из хвойной целлюлозы и ее впи­тывающая способность снижаются значительно больше, чем соответственно у бумаги, содержащей древесную массу. По­этому высокие удельные давления в прессах при выработке газетной бумаги способствуют росту сухости бумажного по­лотна перед его поступлением в сушильную часть бумагодела­тельной машины при сравнительно небольшом снижении не­прозрачности.

Однако при чрезмерно высоком удельном давлении в прессе, в особенности при наличии в массе жирного помола большого количества воды, вследствие затрудненного отвода ее из зоны наибольшего давления, наблюдается раздавливание («дробление») бумажного полотна, сопровождаемое разруше­нием структуры бумаги и частыми обрывами полотна в прес­совой части бумагоделательной машины. Увеличение удельного давления прессования при условии непревышения порога раз­давливания бумажного полотна приводит к повышению вели­чины показателей сопротивлений бумаги продавливанию и из­лому.

По мере повышения величины относительной сухости бумаги после прессовой части машины вплоть до 40—43 % степень проклейки бумаги возрастает за счет создания более плотной структуры и меньшего разрыхления этой структуры выделяю­щимися при сушке парами воды. Однако при более высокой су­хости бумажного полотна степень проклейки изготовляемой бу­маги уже снижается, по-видимому, вследствие удаления при та­ком интенсивном прессовании вместе с отжимаемой водой и проклеивающих веществ.

Влияние массы 1 м² полотна бумаги на ее способность обез­воживаться в прессе выражается в том, что при чрезмерно вы­сокой массе 1 м² полотна заметно увеличивается сопротивление волокнистого слоя фильтрации, а при пониженной массе 1 м² — неравномерность давления решетки сукна на относительно слабо сжимаемую бумагу. Наблюдениями установлено, что при всех прочих равных условиях наиболее высокую сухость после прессования обнаруживает полотно с массой 1 м² 200—300 г.

Натяжение бумажного полотна в машинном направлении при прохождении прессовой части бумагоделательной машины способствует увеличению анизотропности структуры бумаги с более ярко выраженной ориентацией волокон в машинном направлении. Это в свою очередь повышает прочность бумаги на разрыв преимущественно в машинном ее направлении. Уд­линение бумаги до разрыва (растяжимость) в машинном на­правлении снижается, а в поперечном — увеличивается.

209