МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ Й НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІСТИТУТ»
КАФЕДРА ЕКОЛОГІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЇ РОСЛИННИХ ПОЛІМЕРІВ
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
На тему:«Відбілювання листової целюлози
для паперового виробництва»
Перевірив старший
викладач: Виконала студентка: ф.ІХФ, ЗЛЦ-11,
КИЇВ-2006
Аннотация
В данном курсовом проекте изложены теоретические основы технологических процессов сульфатцеллюлозного производства, — сульфатной варки и промывки целлюлозы, выпарки,
сжигания и каустизации щелоков. Описаны типы применяемого оборудования и приведена технологическая схема, а также описан процесс работы котла периодической варки. Приведены расчеты материальных и тепловых балансов важнейших процессов, даны основные
производственно-технические и технико-экономические показатели. Приведены допускаемые ГОСТы .
Кратко освещены вопросы производства целлюлозы на Украине, охраны окружающей среды, автоматизации производства и организации труда на сульфатцеллюлозных предприятиях.
К курсовому проекту прилагается:
два чертежа: А1 , А2.
Страниц:
Таблиц:
Ключевые слова: ЦЕЛЛЮЛОЗА (ФРАНЦ . CELLULOSE),
ЛИГНИН, СУЛЬФАТНЫЙ ЩЕЛОК,
Введение
Задача: повышение белизны (в случае выработки целлюлозы для производства бумаги и картона), придание целлюлозе определенных физико-химических свойств (при выработке целлюлозы для химической переработки ).
В настоящее время применяется многоступенчатая (комбинированная) отбелка, при которой масса обрабатывается различными химическими реагентами. Это позволяет подучить целлюлозу необходимого качества.
ОТБЕЛКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Схемой отбелки называется последовательность обработки целлюлозы отбеливающими реагентами. В зависимости от свойств получаемой целлюлозы схема может иметь от 3 до 11 ступеней.
3 Ступени - для производства полубеленой сульфатной целлюлозы.
4 ступени - для производства беленой сульфитной целлюлозы для бумаги.
5 - 6 ступеней - для производства беленой сульфатной целлюлозы для бумаги
7-II ступеней - для целлюлозы, идущей на химическую переработку (вискозной, кордной)
При отбелке сульфатной целлюлозы имеются особенности:
1) Целлюлоза имеет более темный цвет, меньшую начальную
белизну (25-30%); это обусловлено остаточным лигнином, (егохромофорными группами).
2) Целлюлоза труднее отбеливается. Для ее отбелки дотой же степени, что и сульфитной, требуется горячая нейтрализация после хлорирования, увеличение числа ступеней на I или 2.
3) увеличение расхода химикатов и продолжительности обработки.
I. Башни с движением массы сверху вниз.
Башня - металлический цилиндр, внутри она обрезинена (гуммирована) или покрыта защитным слоем титанового листа.
| Техническая схема |
На старых предприятиях отбелку ведут на периодических отбельных роллах. Совершенствование и интерификация отбелки.
Отбелка в газовой фазе
Отбелка - процесс длительный. Масса может находится в отдельном цехе до 16 часов, это недостаток отбелки. Который обуславливает большие габариты оборудования и соответствует зданию цеха.
Для устранения этого недостатка прорабатывается отбелка в газовой фазе, целлюлозу при высокой концентрации (30-351 обрабатывают газообразными реактивами. Она предусматривает следующие стадии:
1. Отбелка хлором 3-5 мин.),
2. Обработка аммиаком ( t =100°, 3-5 мин.).
3. Отбелка хлором ( Т = 15-20 mиh).
4. Обработка аммиаком Температура
5. Отбелке хлором (С =12-14%, Т = 60-70 мин.).
Суммарная продолжительность такой отбелки 60-75 мин.
Промывку между стадиями не делают.
Применение кислорода для отбелки.
Впервые отбелка целлюлозы с применением кислорода была проведена в 1954-1956г.г. в ЛТА В.М.Никитиным и Г.Л.Акимом. Впоследствии многие зарубежные фирмы стали проводить работу в этом направлении.
Сейчас известно несколько промышленных установок для получения беленой целлюлозы с применением кислорода.
Метод заключается в следующем: обработка целлюлозы кислородом при температуре.
Расход кислорода от массы а. с .целлюлозы.
При этом в щелочной среде (расход щелочи - 3-4 от а.с.целлюлозы), в присутствии кислорода образуются перекисные радикалы, являются эффективными окислителями остаточного лигнина. К сожалению, при этом окисляется целлюлоза.
Для уменьшения разрушения целлюлозы добавляют ингабиторы соли.
Отбелка лиственной целлюлозы для бумажного производства
Отбелка целлюлозы из древесины лиственных пород по сравнению с отбелкой хвойной целлюлозы имеет некоторые особенности. С одной стороны, остаточный лигнин в лиственной целлюлозе, состоящий наполовину из гваяциловых, наполовину из сирингиловых фенилпропановых: единиц, как правило, в меньшей степени конденсируется как при сульфитной, так и при сульфатной варке и несколько', легче поддается-действию реакций хлори-рования и окислений, происходящих при отбелке. С другой стороны, экстрактивные вещества лиственной целлюлозы, в составе которых превалируют жирные кислоты и нейтральные вещества, значительно труднее поддаются действию . отбельных реагентов, а продукты их хлорирования с трудом растворяются. Эти обстоятельства зачастую являются причиной серьезных смоляных затруднений, сопровождающих отбелку лиственной целлюлозы.
Сульфитная лиственная целлюлоза обладает различной способностью отбеливаться в зависимости от породы древесины и степени и однородности провара. Жесткая лиственная целлюлоза из березы в одну ступень хлорируется не полностью и заметно хуже, чем жесткая хвойная целлюлоза, даже при большом расходе хлора. Мягкая и среднежесткая целлюлозы из березовой и осиновой древесины хлорируются в одну ступень нормально и примерно с таким же расходом хлора, как и еловая сульфитная целлюлЬза. Естественный цвет сульфитной небеленой березовой целлюлозы более темный, чем еловой__и осиновой, но разница невелика.
При получении полубеленой сульфитной целлюлозы из древесины лиственных пород применяются те же схемы отбелки, что и для полубеленой хвойной целлюлозы, а именно Х-—Щ—Г или Х- Щ—Г—Г, которые обеспечивают белизну порядка 70— 80%. Для достижения более высокой степени белизны (83—85%), соответствующей нормально отбеленной сульфитной целлюлозе, применяют схемы X — Г — Щ — Г, X — Щ — Г — Щ—Г или X — Щ — Г — Г с гипохлоридной отбелкой в качестве последней ступени. При этом иногда наблюдаются смоляные затруднения. В процессе хлорирования жиры и воскн, входящие .в состав экстрактивных веществ, дают хлоропроизводиые, которые при щелочении не омыляются и не удаляются из целлюлозы, в процессе же последующей гипохлоридной обработки они окисляются и растворяются, но под действием щелочной среды снова выпадают из раствора и осаждаются на металлических поверхностях и адсорбируются волокном . Для предупреждения этого явления применяют предварительную слабую обработку небеленой целлюлозы гипохлоридом или диоксидом хлора с целью окисления экстрактивных веществ. Гипохлоридная обработка производится при концентрации массы 3—4% при обычной температуре в течение 20—30 мин с расходом активного хлора 2—2,5% от массы волокна. На разбавление массы после последней ступени гинохлоридной отбелки подают кислую оборотную воду.
Для производства высокобеленой лиственной сульфитной целлюлозы с белизной 90% и выше используются четырехступенчатые схемы с отбелкой диоксидом хлора в последней,ступени: X—Щ—Г—Д или X—Г—Щ—Д. В последнем случае гипохлорнтная обработка непосредственно после хлорирования преследует цель избежать смоляных затруднений после отбелки. Установили, что содержание вредной смолы в лиственной целлюлозе возрастает по мере углубления провара; поэтому в качестве исходной для отбелки следует выбирать не мягкую, а средней жесткости целлюлозу или даже жесткую. Для получения высокобеленой осиновой целлюлозы рекомендовано исходить из небеленой целлюлозы жесткостью 90 — по перманганатному числу, а при выработке осиновой беленой целлюлозы с высокой впитываемостыо подвергать отбелке небеленую целлюлозу жесткостью 80-—90. Отбелку сульфитной целлюлозы из смешанной пихтово-ольховой древесины по схеме X-—Щ—Г. При хлорировании наблюдалось выравнивание жесткости хвойной и лиственной целлюлозы: хлор поглощался быстрее более жесткой хвойной целлюлозой, и перехлорирования лиственной целлюлозы не происходило. При жесткости исходной целлюлозы 80—90 по пермарганатному числу жесткость после хлорирования составляла 15—25. Хлорирование проводилось при концентрации массы 2,5— 3%, при температуре 20°С в течение 40 мин. Расход хлора составлял 60—70% от общего расхода на отбелку, расход NaOH на щелочение —-1,5% от волокна.