7.2.1. Сульфатний процес
В сульфатному процесі деревні тріски варяться при температурі 160…180˚С і тиску 0,7…1,2 МПа в котлах (автоклавах) періодичної або безперевної дії. В якості розчину використовують водний розчин сульфіду натрію (Na2S) і гідроксиду натрію (NaOH). Розчин має білий колір (біла рідина). Біла рідина хімічно розчиняє лігнін деревини. Клітковина (у вигляді пульпи), що залишається нерозчиненою, відфільтровується від варильної рідини і промивається водою.
Сульфатна клітковина після варіння має темний колір, тому її потрібно або відбілювати, або використовувати для технічного паперу і картону високої міцності, наприклад, електроізоляційних, пакувальних виробів.
Підготовлену паперову масу регулюють за концентрацією, акумулюють в масних або в машинних басейнах. Перед подачею паперової маси на паперобробну машину її розбавляють зворотньою водою, очищають від вузликів та сторонніх включень. Далі через спеціальні потокорозподільники і напірне устаткування вона потрапляє на рухому сітку машини. На сітці відбувається вилучення основної частини води і відлив вологого паперового полотна, яке після цього піддається пресуванню, сушінню, охолодженню, машинній переробці і намотці. В залежності від вимог до паперу він може піддаватися додатковому каладруванню на суперкаландрі. Готовий папір розрізають на рулони заданого формату, пакують і направляють на склад готової продукції.
Паперовий брак (вологий і сухий), який утворюється в процесі виробництва, знову перетворюється в паперову масу і в суворому дозуванні знов повертається в технологічний процес. Зворотні води, які відводяться від машини, містять велику кількість волокна, а також проклеючих речовин, наповнювачів та інших цінних компонентів, які вводяться в паперову масу, використовуються для розведення маси перед очисткою, для розпуску сухих напівфабрикатів і зворотнього браку. З надлишкових вод перед їх скидом в каналізацію за допомогою відповідних технологій вилучаються волокна, які знову спрямовуються в технологічний процес.
В сульфатному методі вироблення паперу в зворотньому процесі знаходиться не тільки вода, але й реактиви. Відпрацьована варильна рідина і вода після промивання пульпи змішуються, утворюючи слабку чорну рідину, що концентрується в багатоступеневому випарному пристрої до вмісту твердих речовин близько 55% і навіть до 65%. В такому стані (лігнітний шлак) чорна рідина подається в регенераційну топку. При згорянні органічних продуктів, що знаходяться в рідині. виділяється тепло, яке використовують для вироблення пари. Пара потрібна для здійснення процесу перетворення сульфату натрію Na2SO4 в сульфід Na2S. Для компенсації втрати реагентів технологічного циклу звичайно в топку додається сульфат натрію для перетворення його також в сульфід Na2S.
На дні топки утворюється сплав, що складається з карбонату натрію (Na2CO3) і сульфіду натрію. Сплав може розчинятися у воді, утворюючи зелену рідину. Ця рідина подається в каустифікаційний резервуар, куди додається негашене вапно CaO для перетворення карбонату натрію в гідроксид натрію. Утворення гідроксиду натрію завершує регенерацію білої рідини, яка повертається в автоклав. Шлак карбонату кальцію CaCO3, що осідає в каустифікаторі, кальцинується у вапняковій печі для регенерації негашеного вапна.
На рис. 30 зображена схема послідовного розміщення установок і споруд сульфатного процесу вироблення паперу.
Рис. 30. Схема технологічного процесу і очисних споруд сульфатного виробництва:
1 – автоклав; 2 – розподільчий фільтр; 3 – басейн; 4 – сито; 5 – сітка; 6 – прес; 7 – сушилка; 8 – паперооброблювальна і намотувальна машина; 9, 10 і 11 – споруди механічного, біологічного і хімічного очищення стічних вод; 12 – випаровувач; 13 – топка; 14 – резервуар відновлення білої рідини; 15 – вапнякова піч.
Потоки: І – варильний розчин; ІІ – надходження деревини; ІІІ – пульпа; ІV – папір; V – стічні води; VI – скид стічних вод; VII – зворотня вода; VIII – чорна рідина; IX – зелена рідина; X – біла рідина; XI – повернення паперового браку; XII – волокнистий осад