Непенин Н.Н., Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. В 3-х т. Том 3. Очистка, сушка и отбелка целлюлозы. Прочие способы получения целлюлозы
Подождите немного. Документ загружается.
пиловке)
на
слешерах Пакеты
и
пучки
хлыстов могут транспортироваться так-
же в
баржах
В
этом случае
для
разгрузки
барж
применяют
грейферные
краны
В
технике окорки балансов
не
произошло существенных изменений.
Ши-
роко используется сухая окорка
в
барабанах,
в
некоторых
случаях
двухступен-
чатая
(для березовой древесины)
Для
предотвращения чрезмерного
измельче-
ния
щепы
при
рубке
вследствие ударов
ее о
кожух рубительной машины
совет-
ские
конструкторы
предложили применять
рубительные
машины
без-
ударного
действия,
в
которых
вывоц
щепы
из
кожуха производится
тотчас после
ее
отруба Такие машины типа
МРГ
выпускаются
отечественным
машиностроением,
и
вскоре появятся
более
крупные модели, пригодные
для
использования
на
целлюлозных заводах Сортирование щепы
по
толщине
является
важным
усовершенствованием
последнего
времени
[13,
с 46]
Одна-
ко
при
этом
методе
сортирования исключается возможность
дополнительного
измельчения
толстой щепы
на
обычных дезинтеграторах,
и для
этой
цели
не-
обходимо устанавливать лущильные
станки,
конструкции которых
недостаточно
надежны
Хранение
щепы
в
кучах
сделалось
основным
методом,
хранения древесины
не
только
при
снабжении предприятий привозной
техноло-
гической
щепой,
но и при
приготовлении щепы
из
балансов Обязательным
яв-
ляется предварительное отделение
из
технологической щепы
пос!оронних
крупных
загрязнений
на
дисковых сортировках
В
области
сульфитделлюлозного
производства основ-
ные
тенденции совершенствования технологии
сохраняются
те же,
что
и
15—20
лет
тому назад,
включающие'
широкое использование
растворимых оснований [16,
с.
307] натриевого, аммониевого, маг-
ниевого
при
приготовлении
варочных
растворов, внедрение
би-
сульфитного
способа варки, освоение ступенчатых сульфитных
и
комбинированных
методов варки, совершенствование систем
ре-
генерации
отработанных щелоков
и
химикатов
В то же
время
не
замечается стремления переходить
к
освоению непрерывных мето-
дов
варки
сульфитной
и
бисульфитной
целлюлоз
и
соответствую-
щие
установки исчисляются единицами
В
первом
томе «Технологии целлюлозы»
(гл 7) при
описании
комбинированных
сульфитно-щелочных
способов варки мало вни-
мания
было уделено
щелочно-сульфитным
способам Этому вопросу
посвящена
недавно вышедшая
из
печати
монография профессора
Г.
А.
Пазухиной [8].
В
лаборатории кафедры целлюлозно-бумаж-
ного
производства
ЛТА
Г. А
Пазухина разработала содово-
сульфитный
способ
варки,
при
котором
в
первой
ступени
ьро-
изводится горячая пропитка щепы раствором карбоната
натрия,
после
чего избыток раствора сливается
и в
котел закачивается
либо
водный
раствор
ЗСЬ,
либо сульфитная кислота
с
небольшим
содержанием
натриевого
основания
и
производится нормальная
сульфитная
варка
при
конечной
температуре
135—145°С.
Перед
пропиткой
очень полезно производить 15-минутную пропарку щепы
водяным
паром
при
100°С
Пропитку
ведут раствором карбоната
концентрацией
30 г
№
2
0/дм
3
при
температуре
60°С
и
давлении
19
заказ
97 561
u$—1
МПа
в
течение
15
мин.
При
этом
в
щепу
вводится
достаточ-
ное
количество основания
для
последующей сульфитной варки,
древесная
ткань
в
сильной
степени набухает
и
теряет
5—6%
сво-
•ей
массы
за
счет растворения экстрактивных
веществ
и
легкогид-
ролизуемых
гемицеллюлоз.
После
слива избытка
пропиточного»
раствора
и
закачки
6%-ного
раствора
SO
2
щепа выдерживается
при
темпера
iype
65°C
в
течение
15 мин при
постоянной
циркуля-
ции
жидкости,
а
затем температура быстро поднимается
до
конеч-
ной и
проводится
варка
до
желаемой степени провара.
Из
еловой
(Древесины
получается равномерно проваренная целлюлоза
с
повы-
шенным
выходом, легко разделяющаяся
на
волокна
и
имеющая
высокие
показатели механической прочности.
Г. А.
Пазухина
с ус-
пехом провела опытно-заводские варки
по
содово-сульфитному
способу,
но
из-за некоторого усложнения технологического про-
цесса
пока
не
удалось осуществить этот способ
на
практике.
Двухступенчатый бисульфит-сульфитный
способ
при-
менялся
в
течение
2 лет на
Слокском ЦБК, причем получалась
целлюлоза
при
степени делигнификации
35—40
по
перманганат-
ному
числу
с
выходом 54%.
Оборот
котла составлял
10 ч [8,
с.
175].
Опытные варки проводились
и на
других советских предприятиях,
однако бисульфит-сульфитный способ остается
в
нашей стране
все
еще
праксически
не
осуществлен.
За
рубежом
—в
Канаде, Швеции,
Финляндии
и
других стра-
нах—
имеется достаточно
большое
число
заводов,
применяющих
ступенчатые
сульфитные
(на
магниевом
и
натриевом
основа-
ниях)
и
комбинированные
(на
натриевом
основании)
спо-
собы
варки. Ниже приведены данные
по
распространенности варки
на
растворимых основаниях
в
различных странах [21,
с.
24],
Страна
США
Канада
СССР
Швеция
Финляндия
Число
сульфитцеллюлепных
заводов:
на
Са-основании
— — 0 — t
на
Mg-основании
8336
-
на
Na-основании
. . . 3 18 12 2 2
на
МН^основании
7 4
1J
— —
!
Как.
видно,
в
Канаде наиболее
широко
применяется
натриевое
основание,
что
позволяет использовать комбинированные способы
варки
и
осуществлять совместную
с
сульфатцеллюлозным
произ-
водством систему регенерации щелоков
[4,
14].
В
США,
Швеции
и ФРГ
применяют
главным образом варку
на
-магниевом
основании
с
самостоятельной системой регенерации
ще-
1
локов
и
химикатов.
В
нашей стране перевод
сульфитцеллюлозных
)
заводов
на
варку
с
растворимыми основаниями
до сих пор не
завершен:
кроме указанных выше шести заводов, использующих
,
кислоту
на
кальциевом
основании,
имеются
еще
пять заводов, при-
.
меняющих смешанное кальциево-натриевое,
и
один завод, рабо-
тающий
на
кальцие'во-аммониевом
основании. Установки
для
сжи-
'562
гания
сульфитных щелоков
и
регенерации химикатов имеют т&лько
четыре
завода:
все
три,
работающие
на
магниевом основании,
и
один
(Светогорский
ЦБК)
—на
натриевом.
В
области
сульфатцеллюлозного
производства наибо-
лее
характерными достижениями
последних
лет
являются
[11]:
внедрение методов теплоэкономичной периодической варки
с
холод-
ной
выдувкой массы
из
котла; увеличение
объема
периодически
работающих варочных котлов
до 300 м
3
[30];
использование ант-
рахинона
в
качестве катализатора
(более
чем на 70
зарубежных
предприятиях);
развитие технологии углубленной
делигнифика-
ции,
в
особенности
при
непрерывной
варке
в
установках типа
Камюр;
внедрение «технологии массы средней концентрации»,
Метод
углубленной
делигнификации
применяют
как
на
новых,
так и на
действующих модернизируемых предприятиях
при
варке белимых видов целлюлозы.
В
результате повышения рас-
хода
активной щелочи
на
4—5%
при
одновременном уменьшении
ее
средней
за
время варки концентрации происходит снижение чис-
ла
Каппа
на
7—8
единиц, сопровождаемое некоторым снижением
выхода целлюлозы. Одновременно
количество
органических
ве-
ществ
в
стоках отбелки
и
расход отбеливающих реагентов умень-
шаются приблизительно
на
20%,
т. е.
достигается очень важный
экологический
эффект. Варка
с
углубленной делигнификацией тре-
бует
повышенного расхода пара
[10].
С
целью уменьшения расхо-
да
тепла
устанавливают
для
отбираемых
из
котла
щелоков
третий
испаритель,
пары
вскипания
из
которого используют
для
подогре-
ва
'белого
щелока, направляемого
в
пропиточный
резервуар
и
зону
противоточной
варки;
в
этом случае общий расход пара
на
варку
удается
снизить
до 0,6 т/т
целлюлозы.
При
промывке
сульфатной целлюлозы
все
шире использу-
ют
пресс-фильтры
и
ленточные (столовые) фильтры. Применение
пресс-фильтров вместо обычных вакуум-фильтров
позволяет
в 2 ра-
за
уменьшить производственные площади
и в 2,5
раза снизить рас-
ход
энергии. Ленточные фильтры
при
примерно одинаковой пло-
щади установки дают возможность
в 3
раза сократить
расход
энер-
гии.
Что
касается потерь щелочи,
то
наименьшие потери обеспечи-
вает
использование непрерывных диффузоров давления
с
домыв*
кой
массы
на
пресс-фильтрах.
При
производстве целлюлозы высокого
выхода
на
выдувном
трубопроводе устанавливают дисковые рафинеры
для
пред-лрт-
гельного
размола.
На
норвежском
заводе
«Мосс»,
вырабатываю-
щем
ЦВВ,
на
выдувном трубопроводе установлен
раздели-
тель
потока,
который делит массу
на две
части,
сучки
и не-
провар направляются
в
рафинер
для
размола
и
полученная
ЦВВ
используется
для
производства
мешочной
и
оберточной бумаги,
а
хорошо проваренная целлюлоза после разделителя подвергается
кислородно-щелочной
обработке
и
применяется
для
выработки
жи-
ронепроницаемых
бумаг [10].
В
области
отбелки
сульфатной целлюлозы перспективно
563
применение
КЩО
после варки
по
методу углубленной
делнгнифи-
кации,
что
позволяет частично
или
полностью
исключить
хлориро-
вание-«в
схемы отбелки.
Во
Франции предложен [28]
способ
двухступенчатой
КЩО
сульфатной целлюлозы
с
промежуточной
ее
**ffi
нацией
путем обработки небольшим
количеством
хло-
ра,
диоксида хлора
или
диоксида
азота.
Такая
обработка
снижает
число Каппа
с 30 до
3—5
и
уменьшает сброс
хлорорганических
соединений
до 1
кг/т целлюлозы.
В
Канаде разработаны
[31]
схе-
мы
отбелки
сульфатной
целлюлозы
без
участия
хлорсодержащих
реагентов
с
использованием кислорода, пероксида, озона
и би-
сульфита натрия. Цветность стоков
на 50%
меньше,
чем при от-
белке
по
стандартной схеме
Х/Д—Щ—Д—Щ—Д.
После
отбелки
по
схеме
КЩО—О
3
—Щ—П
белизна целлюлозы
достигает
80—
86%,
а
добелка
бисульфитом натрия повышает белизну
до
88—90%.
Происшедшее
в
промышленности широкое внедрение
укоро-
ченных
схем
отбелки сульфатной хвойной
целлюлозы
(о чем
говорилось
в п.
4.1.1. главы
4)
связано
с
некоторым увеличением
расхода хлора
и
потерь
при
отбелке. Чтобы этому
а
известной
мере препятствовать, увеличивают относительную долю диоксида
хлора
в
стадии хлорирования, применяют
КЩО и
углубленную
делигнификацию
при
варке.
На
ступени
окислительного
щелочения
(ЩО
2
)
вмес-
те с
кислородом применяют
добавку
пероксида
водорода,
что
сни-
жает
число Каппа
и
сокращает
расход
хлора
при
добелке,
а
так-
же
повышает
конечную белизну
целлюлозы.
Дополнительным пре-
имуществом использования пероксида
при
окислительном
щелоче-
нии
является
снижение
цветности стоков
и
сокращение
расхода
диоксида хлора
или
гипохлорита
при
добелке. Фильтрат после
ЩО
2
можно полностью использовать
в
системе регенерации
ще-
локов,
при
условии удаления хлоридов
с
помощью
скруббера
пос-
ле
СРК
[32].
Передовые
тенденции
в
области регенерации
сульфат-
ных
щелоков
были освещены
во
втором
томе
«Технологии
целлюлозы». Широко используется предварительная выпарка
ще-
локов
до
22—25%
сухого
вещества
за
счет
низкотемпературного
тепла
выдувочных
установок
и
расширителей
при
отборе
щелоков
из
непрерывных варочных котлов.
Растет
число выпарных уста-
новок,
оборудованных аппаратами
с
падающей пленкой. Появилось
несколько
выпарных
станций
с
термокомпрессией вторичного
пара.
На
некоторых
предприятиях
осуществлено раздельное сжи-
гание
щелоков
от
варки древесины хвойных
и
лиственных
пород,
так как
замечено,
что
последние
сжигать
труднее. Мощность
со-
временных
СРК
превысила
2000
т
сухого
вещества
щелока
в
сут-
ки.
Для
уменьшения
взрывоопасное™
котлов экранные трубки
выполняют
из
компаунд-стали
[1].
564
Представляет
интерес
способ газификации черных щелоков
в
плазме
н-
яом
р о а ч
т
о р е,
разрабатываемый
в
Швеции
[24]. Процесс длится менее
се-
кунды,
причем получающийся плав
содержит
мало карбоната
и
много
сульфида
натрия.
Это
позволят
использовать
раствор
плава
непосредственно
для
варки
целлюлозы
как
белый
щелок
Способ
газификации
черного
щелока
под
высоким
давлением, предложенный
в США
[29],
дает
плав обычного
состава
и
горючий
газ с
высокой теплотой сгорания,
используемый
как
топливо.
Все эти
предло-
жения, однако, остаются
пока
практически
нереализованными.
Для
промывки
известкового
шлама
стали применяться дисковые
вакуум-фильтры,
характеризующиеся
большой компактностью
и
возможностью
обезвоживания
шлама
до 70%
Установки
для
обжига
шлама
в
кипящем
слое
пока
большого
pacnpociранения
не
получили.
10.2. ПЕРСПЕКТИВЫ
РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИИ
ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
10.2.1.
Экологические
проблемы
Технология
целлюлозы
представляет
собой одно
из
ответвле-
ний
химической
технологии, развитие которой
в
современном
мире
в
большой степени зависит
от
успешного решения
вопросов
охраны
окружающей природы
и
сохранения условий
для
существования
человечества.
Согласно
действующим учебным планам, подробное
освещение
этих вопросов дается студентам
в
отдельном специальном
курсе,
и
мы
коснемся лишь
наиболее
важных
проблем,
специфичных
для
целлюлозного
производства.
Важнейшим
вопросом
является
ис-
пользование
и
переработка
отработанных
варочных
щелоков,
содержащих
около половины органических
веществ,
входящих
в
состав
древесины
(или
другого
растительного сырья),
и
все
количество
химикатов,
затраченное
на
варку.
О
вредности
сульфитных
щелоков
для
водоемов говорилось
в
первом
же
томе
«Технологии
целлюлозы»
(с.
553). Сульфатные
щелоки
вредны
для
водоемов
не в
меньшей,
а
даже
в
большей
степени,
чем
суль-
фитцеллюлозпые,
ибо
содержат
такие токсичные вещества,
как
метилсернистыс
соединения.
Возможность уничтожения
или
утилизации щелоков определя-
ется
полнотой
их
отделения
от
сваренной целлюлозы,
что
являет-
ся
задачей процесса
промывки.
Современные многоступенча-
тые
схемы
промывки
на
барабанных фильтрах обеспечивают
отбор
в
виде крепкой фракции
96—97%
органических
и
минеральных
веществ,
содержащихся
в
щелоке
после варки. Применение пресс-
фильтров, непрерывных
диффузоров
давления
и
ленточных (сто-
ловых)
фильтров позволяет повысить эффективность промывки
до
98 и
даже
99%. Такие показатели практически достигаются
на
некоторых
передовых
сульфатцеллюлозных
и
бисульфитцеллюлоз-
ных
заводах.
Но, к
сожалению, наряду
с
этим существуют,
в
част-
ности
в
-нашей
стране,
еще
десятки
сульфитцеллюлозных
пред-
565
приятии,
оборудованных
сцежами
для
промывки
целлюлозы, кото-
рые в
лучшем случае,
при
применении
двухступенчатых
схем,
не
обеспечивают эффективности промывки выше
85—90%,
а в
худшем-
(при
однократной
промывке
водой) эффективность
ее
падает
на
50—60%.
Неудовлетворительный
отбор
крепкогб'
ще-
лока
на
использование
—
первая
причина
острой экологической
обстановки
на
большинстве отечественных сульфитцеллюлозных
заводов
[7].
Что
касается
уничтожения
и
утилизации
щелоков,
то в
этом,
отношении
сульфатцеллюлозные
заводы
находятся
в
гораздо
луч-
шем
положении,
чем
сульфитцеллюлозные.
Черный щелок
на
всех
сульфатных предприятиях обязательно подвергается выпарке
и
сжиганию,
а
получаемый после этого
минеральный
остаток (плав)
служит источником получения
свежего
(белого) варочного
щелока.
В
сульфитцеллюлозном производстве
на
советских предприятиях
отработанный
щелок используют
для
биохимической
пере-
работки
с
получением этилового спирта
и
кормовых
дрожжей*
после чего оставшаяся
барда
или
последрожжевая бражка
под-
вергается выпарке
на
товарные
лигносульфонаты
или же, в
ред-
ких
случаях, сжигается. Следует отметить,
что
выпарка
сульфит-
ных
концентратов осложняется сильной коррозией аппаратуры.
При
сжигании щелоков
на
магниевом основании имеются доста-
точно надежные системы
для
регенерации серы
и
основания
из-
дымовых
газов,
и на
всех зарубежных
и
советских заводах
это-
делается.
Сжигание
амониевых
щелоков можно
с
успехом прово-
дить
в
топках энергетических котлов,
но без
регенерации химика-
тов
[1].
Сульфитный щелок
на
кальциевом основании
на
зарубеж-
ных
заводах
до
недавнего времени также сжигался. Щелоки
на
натриевом основании могут сжигаться
в
СРК
почти такого
же
устройства,
как СРК для
сульфатных щелоков. Однако регенера-
ция
химикатов
из
полученного зеленого щелока довольно сложна
и
не
имеет типового решения. Большинство советских сульфитных
заводов
не
имеют котлов
для
сжигания
щелоков,
а
реализация
товарных лигносульфонатов покрывает
не
более
30%
того
количе-
ства, которое
предприятия
способны вырабатывать.
Все это
явля-
ется второй
причиной
обострения экологических проблем
на
сульфитцеллюлозных
заводах
и
главным поводом, приводящим
в
ряде
случаев
к их
закрытию
или
перепрофилированию.
Весьма важен вопрос
о
сокращении
г а з о п
ы
л е в
ы
х
вы-
бросов
до
предельно допустимых концентраций
(ПДК).
В
суль-
фитцеллюлозном производстве
это в
основном сернистый
газ,
вы-
деление
которого происходит
в
кислотном, варочном
отделах
и
установках
для
регенерации
[17].
Должное уплотнение аппара-
туры
и
трубопроводов, внимательное обслуживание
и
контроль,
а
также
использование современных
методов
абсорбции
и
адсорб-
ции
непоглощенных газов
[3, с. 330 и
361]
могут обеспечить
до-
стижение
ПДК по
SOa
(0,05
мг/м
3
)
в
точках газовых выбросов
в
атмосферу
на
сульфитцеллюлозном
заводе.
566
Знач'-гельно
сложнее обстоит дело
с
улавливанием газопыле-
вых
выбросов
в
сульфатцелЛюлозном
производстве,
где
приходится
бороться
с
выделением
летучих дурнопахнущих
и
частично токсич-
ных
соединений
—
сероводорода,
метилмеркаптана,
диметилсуль-
фида
и др. В
главе
9
второго тома «Технологии целлюлозы» отме-
чалось,
что
известные
на
сегодняшний день методы улавливания
и
уничтожения этих выбросов
не
гарантируют полного успеха,
по-
этому выделение дурнопахнущих
и
токсичных сернистых
газов
остается
экологическим
недостатком
сульфатцеллюлоз-
ного
производства.
При
этом главным источником зловония явля-
ется
не
варка
и
выпарка,
а
сжигание
щелоков.
Наиболее
эффек-
тивным методом улавливания сернистых соединений
из
дымовых
газов
следует
считать'
абсорбцию
их
щелочными
растворами
в
скрубберах глубокого охлаждения, установленных
в
хвостовой
части
СРК на
выходе
газов
в
трубу.
Наиболее
действенным тех-
нологическим
средством уменьшения количества сернистых ком-
понентов
в
газах является повышение концентрации черного
ще-
лока
перед
подачей
в
топку
до
75—80%
путем упаривания
в су-
перкоьцентра
торах:
по
опыту финских заводов,
содержа-
ние
SO
2
в
газах падает
при
этом практически
до
нуля, иными сло-
вами,
вся
сера
из
черного щелока переходит
в
плав
в
виде
мине-
ральных
соединений.
Резко
снижается
при
этом содержание
в
газах
оксидов
азота,
которые представляют собой
еще
более
опас-
ный
в
экологическом
отношении
компонент,
чем
меркаптан
и
серо-
водород
[1].
Количество дурнопахнущих продуктов, образующихся
при
вар-
же
и
выпарке, возрастает
при
повышении
сульфидности белых
ще-
локов.
В
связи
с
этим возникло стремление
к
понижению суль-
фидности. Правильным путем
в
этом отношении является умень-
шение расхода сульфата
за
счет
снижения потерь щелочи
в
круго-
обороте
или же
замещение части сульфата содопродуктами. Необ-
ходимо
также
учитывать,
что
высокая
сульфидность
—
положи-
тельный
фактор
варки,
поэтому
в
каждом конкретном случае надо
взвесить,
целесообразно
ли
жертвовать
этими преимуществами
в
надежде
на
достижение
экологического эффекта.
Пылевые
выбросы
наиболе значительные
при
регенера-
ции
извести
из
каустизационного шлама. Применяемые уловители
типа скрубберов
Вентури
и
струйных,
в
особенности
при
двухсту-
пенчатой
их
установке,
способны
свести
эти
выбросы
к
допустимо-
му
минимуму.
Для
улавливания щелочного уноса
из
дымовых
га-
зов СРК
наиболее эффективны электрофильтры
при
двух-
или
трехступенчатой
установке.
Из
сточных
вод
целлюлозных заводов наиболее загрязнен-
ными
являются стоки отбельных
цехов,
а
среди
них
—
фильтраты
от
промывки
массы
после хлорирования, щелочения
и
облагоражи-
вания.
В
стоках
от
хлорирования
в
1980-х
годах
найдены,
правда,
в
микроскопических
концентрациях
порядка нескольких частиц
567
на
миллион,
но
чрезвычайно сильные органические
яды —
продук-
ты
хлорирЪвания
диоксинов [34,
37]:
По
своему
физиологическому действию
тетрахлордиоксин
в де-
сятки
раз
сильнее цианистого калия. Кроме хлордиоксинов, стоки
от
хлорирования
содержат
очень токсичные
вещества
—
х
л
о
р-
фенолы,
продукты
хлорирования
и
окисления лигнина
и
боль-
шие
количества свободной соляной кислоты. Чрезвычайно
загряз-
ненными
являются
и
сточные воды
от
стадии щелочной обработки
(в
особенности,
если
при
щелочении
не
добавляют
кислород
или
пероксид водорода)
и
процесса облагораживания,
о
которых
гово-
рилось выше,
в
главе
4.
Понятно поэтому стремление современной
технологии
к
поиску
«бесхлорных»
схем
отбелки
— с ис-
пользованием
КЩО,
отбелки озоном, пероксидом водорода
и
окси-
дами
азота.
Некоторые
успехи этих направлений отмечены
в
гла-
вах 3 и 4,
хотя
в
отношении оксидов
азота
нужно заметить,
что они
относятся
к
экологически вредным веществам.
Из
нашего очень краткого
обзора
можно заключить
что в на-
стоящее
время экологически наиболее трудная обстановка,
в
част-
ности
в
нашей стране,
сложилась
вокруг
сульфитцеллюлозного
производства
в
связи
с
неудовлетворительным решением вопроса
об
использовании сульфитных щелоков.
Для
спасения существую-
щих
сульфитных
заводов
от
ликвидации специалистами
предлага-
ются следующие основные решения
[2, б, 18,
21]:
перевод
на
магниевое основание
с
регенерацией
щелоков;
перевод
на
совместную
систему регенерации
щелоков
на
нат-
риевом
основании
для
заводов, расположенных
на
одной площад-
ке с
сульфатцеллюлозными;
транспортировка
избытка лигносульфонатов
на
натриевом
ос-
новании
для
использования
на
сульфатцеллюлозные
заводы,
имею-
щие
запас
мощности
в
системах
регенерации;
установка энергетических котлов
для
сжигания щелоков
на
аммониевом
основании.
Осуществление этих мероприятий
требует
безусловного
перевода
всех
за-
водов
на
растворимые
основания
и
установки
на
всех
заводах
выпарных
стан-
ций
для
получения упаренных лигносульфонатов. Поскольку перечисленные
ме-
роприятия
требуют
очень больших капитальных
затрат,
практически
они
ока-
жутся
по
силам
лишь
относительно
крупным предприятиям.
Мелкие
же
заводы
с
устаревшей
техникой неизбежно ожидает ликвидация
или
конверсия. Вариан-
том
последней может явиться перевод
на
производство
химической
древесной
568
массы
с
использованием
для
обработки щепы растворов сульфита
или
бисуль-
фита,
(21].
10.2.2.
Новые
технологические
процессы'
В
последнее
время среди специалистов появилось немало «футурологов»,
пытающихся
предсказать
или
предвидеть основные технические направления раз-
вития технологии целлюлозы,
по
крайней
мере
на
ближайший
период,
до
2000
или
2005
года.
Единодушным
является
мнение,
что
свою ведущую роль
на
этот период
•сохранит
сульфат
н
ы
и
способ производства целлюлозы, несмотря
на
эко-
логическое неблагополучие, связанное
с
выделением
в
окружающую
среду
дур-
нопахнущих
метилсернистых
соединений. Конкурентоспособным признается нат-
ронный
способ
с
добавкой
антрахинона,
который обеспечивает получение цел-
люлозы
с
таким
же
выходом
и
такими
же
свойствами,
как при
обычном суль-
фатном способе,
но
без
выделения вредных выбросов.
Сульфитный
способ несомненно сохранит
за
собой право
на
сущест-
вование
[8, с.
195]
и у нас в
стране,
и в
Канаде,
и в
особенности
в
среднеевро-
пейских
странах,
где
проблема защиты воздушной среды
от
вредных выбросов
стоит очень остро, например,
в
Германии. Необходимой предпосылкой, конечно,
является решение вопроса
о
полном
использовании лигносульфонатов
и
реге-
нерации
серы
и
основания
из
щелоков. Сульфитный способ
дает
возможность
получать
легкобелимую
целлюлозу
с
повышенным выходом
из
древесины,
что
•обеспечивает
более
низкую себестоимость
ее по
сравнению
с
сульфатной.
При
производстве целлюлозы
для
химической
переработки,
в
частности вискозной
м
ацетатной, преимущество сульфитного
способа
несомненно.
Вполне вероятно,
что
наряду
с
обычным сульфитным несколько более
ши-
роко
в
ближайшие годы будут использоваться ступенчатые
и
комби-
нированные разновидности сульфитных способов
[8, с.
198].
Свое
место
«охранят,
очевидно, бисульфитный
и
нейтрально-сульфитный способы, конечно,
обязательно сопровождаемые регенерацией химикатов
из
щелоков,
будь
то
магниевое
или
натриевое основание. Перспективным
следует
признать
способ
щелочной моносульфитной варки
с
добавкой антрахинона,
который,
несмотря
на
сложность регенерации щелоков,
со
временем может
стать
соперником
суль-
фатного
способа
[35],
будучи свободен
от
главного недостатка последнего
—
выделения дурнопахнущих
и
токсичных соединений. Особенно большой интерес
вызывает
разновидность
этого
способа
—
с
добавкой
в
варочный
щелок
15—25%
ло
массе
метанола. Этим,
так
называемым способом ASAM можно пере-
рабатывать
древесину любых
пород,
получая глубоко проваренную целлюлозу,
лоддающуюся
«бесхлорной»
отбелке
[35]. Многочисленные опыты
на
полуза-
водской установке
на
заводе
«Байенфурт» (Германия) дали возможность раз-
работать
следующий оптимальный режим варки
(в
числителе
—
для ели и
сосны,
в
знаменателе
— для
бука
и
березы):
Расход
общей щелочи,
%
NaOH
от
абсолютно сухой древесины
. . .
24/24
В том
числе:
Na
a
S0
3
17/17
NaOH
3/3
4/4
569
Добавка
антрахинона,
% от
абсолютно сухой древесины
.
0,075—0,1/0,75—0,1
Добавка
метанола,
% от
массы щелока 10/15
Максимальная температура,
"С
180/180
Продолжительность подъема температуры,
мин
60/60
Продолжительность варки,
мин
150—180/120—150
Выход
целлюлозы,
% от
древесины
50—51/51—54
Число Каппа целлюлозы
...
17—23/10—12
Степень белизны,
%
....
45—46/54—57
Разрывная
длина,
км
11,4—11,8/8,7—9,8
Давление
в
котле
при
варко
составляет
1,2—1,4
МПа
Растворенный
в ще-
локе
лигнин
имеет
необычно высокую степень
сульфонирования
(0,8—1
атом
серы
на
мономер)
и
низкую
молекулярную массу. После «бесхлорной» отбелю*
по
схеме
КЩО—П—О
3
—Щ—П
получена
беленая
целлюлоза
с
белизной
около-
87% при
потерях
при
отбелке
1,5%.
Что
касается новых способов производства целлюлозы,
то
речь
мо-
жет
идти главным образом
о
кислородно-щелочных
и
органосольволизных
ил»
органосольвентных способах.
Как
отмечено
в
разделе
7.3
главы
7,
кислородно-щелочной
способ,
является экологически безвредным
и
промышленное
его
осуществление чрезвы-
чайно
желательно,
но
из-за больших практических затруднений (недостаточной!
селективности процесса, ярко выраженного топохимического
его
характера) сде-
лать
это до сих пор не
удалось. Решит
ли
проблему
применение
пульсациин-
ного варочного аппарата, покажет ближайшее
будущее.
Во
всяком случае боль-
ших
надежд связывать
с
этим способом
не
приходится.
Это
относится
к
любым
разновидностям кислородно-щелочных способов получения целлюлозы: кисло-
родно-натронному, кислородно-содовому, кислородно-аммониевому (оксиаммо-
нолизу).
Иное
дело
•—
кислородно-щелочная
делигнификация небеленой цел-
люлозы, используемая
как
дополнительная обработка после натронной
или
суль-
фатной варки. Этот процесс,
конечно,
будет быстро развиваться, особенно
при
получении
целлюлозы
из
древесины лиственных пород.
При
комбинировании
его
с
натронной варкой
в
первой ступени
и
«бесхлорной» отбелкой
получается
технологическая линия, которую условно можно считать экологически чистой.
Число подобных предприятий несомненно
будет
год от
году возрастать.
Значительно
перспективнее,
чем
кислородно-щелочные способы,
выглядят;
разнообразные способы варки
с
применением органических
раство-
рителей,
часть
из
которых испытана
в
опытно-промышленном масштабе [9].
В
1989
г. на
заводе фирмы
«Репап»
в г.
Ньюкасл (Канада) введена
в
эксплуатацию опытно-промышленная
установка,
мощностью
33 т
целлюлозы*
в
сутки, работающая
по
методу
«Алцел
л», при
котором варка произво-
дится
с
водно-этанольной
смесью концентрацией
50%
[11]. Переработке
под*
вергается щепа
березы,
бука
и
клена, предварительно подвергнутая пропарке.
Максимальная температура варки составляет
205°С,
давление
3,5
МПа.
no-
окончании
варки
в
котле производится двухступенчатая промывка целлюлозы
—
сначала слабым отработанным щелоком, затем
—
свежим. Целлюлоза подвер-
гается отбелке
по
схеме
Х/Д—Щ—Д
до
белизны 90%.
Из
отработанного
ще-
лока
высаживается
лигнин
и
отгоняется этиловый спирт. Фирма предполагает
в
течение
3 лет
подготовить
этот
процесс
для
промышленного использования.
В ФРГ
разработаны
два
заслуживающие
внимания
способа варки
с
испольро-
570