книги / Отбелка целлюлозы
..pdfТаблица 1 1
Режим отбелки кордной целлюлозы (сульфатной предгидролизной)
с содержанием альфа-целлюлозы 97 %
Ступень |
Реагент |
Расход |
Концентрация |
Температура, |
Продолжитель- |
отбелки |
|
реагента, % |
массы, % |
°С |
ностьобработки, |
|
|
отволокна |
|
|
мин |
Х |
Cl2 |
3–4 |
3,5 |
20 |
50 |
Щ |
NaOH |
1,5 |
13 |
60 |
140 |
Г |
NaOCl |
0,8 |
15 |
35 |
280 |
ХО |
NaOH |
52,5 |
16 |
10–20 |
90 |
ГО |
NaOH |
3,5 |
16 |
90 |
180 |
Д |
ClO2 |
0,8 |
15 |
70 |
300 |
Г |
NaOCl |
0,4 |
16 |
40 |
180 |
К |
SO2 |
0,5 |
16 |
20 |
– |
Общий расход хлора на отбелку с использованием элементарного хлора и хлорсодержащих реагентов по нормам проектирования составляет:
–при отбелке сульфитной целлюлозы для производства бумаги – 60 кг/т;
–при отбелке сульфитной целлюлозы для химической переработки (для вискозного и штапельного волокна, а также кордного волокна) – 48 кг/т;
–при отбелке сульфатной целлюлозы для бумаги из хвойной древесины без ЩО – 70–80 кг/т, с КЩО – 46 кг/т;
–при отбелке сульфатной целлюлозы из лиственной древесины – 35 кг/т.
10. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ БЕЛЕНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Показатели качества сульфитной беленой целлюлозы из хвойной древесины по ГОСТ 3914, сульфатной беленой целлюлозы из хвойной древесины по ГОСТ 9571, сульфатной беленой целлюлозы из лиственной древесины (осиновой) по ГОСТ 14940 приведены в табл. 12–14.
К качеству вискозной сульфитной целлюлозы, выраба-
тываемой из еловой древесины, предъявляются требования, соответствующие ГОСТ 5982 (в числителе – целлюлоза для выработки искусственного шелка, в знаменателе – для штапельного волокна):
Содержание альфа-целлюлозы, %, неменее |
................... 93/92 |
|
Содержание бета-целлюлозы, %, не более ......................... |
4/5 |
|
Содержание веществ, растворимых |
|
|
в5 %-номNаОН, % .......................................................... |
|
2,5/2,0 |
Реакционная способность, % CS2/NaOH, |
|
|
неболее.......................................................................... |
|
90/II/90/II |
Вязкостьвмедно-аммиачном |
|
|
растворе, мПа·с............................................ |
12,5–15,0/11,5–14,0 |
|
Содержание смолижиров, %, не более ........................ |
|
0,2/0,3 |
Содержание золы, %, не более .................................... |
|
0,06/0,08 |
Содержание железа, мг/кг, неболее ................................ |
|
10/20 |
Содержание кремния, мг/кг, неболее .............................. |
|
35/50 |
Объемноенабухание, % ................................ |
440–500/400–550 |
|
Белизна, %, неменее .......................................................... |
|
90/89 |
Сорность, числосоринокна1м, неболее |
................... |
100/150 |
122
Таблица 1 2
Качественные показатели сульфатной беленой целлюлозы из хвойной древесины (ГОСТ 9571)
Показатели |
|
|
Нормыдлямарок |
|
|
||||
ХБ-0 |
ХБ-1 |
ХБ-2 |
ХБ-3 |
ХБ-4 |
ХБ-5 |
ХБ-6 |
ХБ-7 |
||
|
|||||||||
Механическая прочностьпри |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
размоленамельницеЦРА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(60 ± 2) ° ШР: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– разрывнаядлинанеменее, м |
8700 |
7200 |
7200 |
6800 |
6800 |
7800 |
8000 |
6800 |
|
– изломнеменее, ч.д.п. |
2400 |
2000 |
1400 |
1800 |
1200 |
1800 |
2400 |
1400 |
|
Белизнанеменее, % |
88 |
88 |
86 |
86 |
85 |
82 |
80 |
80 |
|
Массоваядоляα-целлюлозы |
88 |
– |
87* |
– |
– |
– |
– |
– |
|
неменее, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рНвытяжки |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
|
Сорность(числосоринок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на1 м2): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– свыше0,1–1,0 мм2 вкл. |
50 |
70 |
70 |
90 |
70 |
90 |
150 |
120 |
|
неболее |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– свыше1,0–2,0 мм2 вкл. |
Недопуска- |
2 |
10 |
2 |
5 |
15 |
10 |
||
неболее |
ется |
|
|
|
|
|
|
||
– свыше2,0–3,0 мм2 вкл. |
|
Недопускается |
|
10 |
5 |
||||
неболее |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– свыше3,0 мм2 |
|
|
Недопускается |
|
|
||||
Влажность неболее, % |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
* Норма показателя «Массовая доля α-целлюлозы» марки ХБ-2 распространяется только на целлюлозу для пергамента.
Таблица 1 3
Качественные показатели сульфатной беленой целлюлозы из лиственной (осиновой) древесины (ГОСТ 14940)
Показатели |
|
Нормыдлямарок |
|
||
ОБ-0 |
ОБ-1 |
ОБ-2 |
ОБ-3 |
||
|
|||||
Механическая прочностьприразмоле |
|
|
|
|
|
в мельнице ЦРА до 60° ШР и массе |
|
|
|
|
|
1 м2 до отливки 75г: |
|
|
|
|
|
– разрывнаядлинанеменее, м |
5900 |
6800 |
7200 |
6300 |
|
– изломнеменее, ч.д.п. |
– |
740 |
800 |
280 |
|
– сопротивлениераздиранию |
30 |
40 |
45 |
35 |
|
неменее, гс |
|
|
|
|
|
123
Окончание табл. 1 3
Показатели |
|
Нормыдлямарок |
|
||
ОБ-0 |
ОБ-1 |
ОБ-2 |
ОБ-3 |
||
|
|||||
Белизнанеменее, % |
86 |
84 |
82 |
80 |
|
Содержание α-целлюлозынеменее, % |
82 |
– |
– |
– |
|
Содержаниесмолижировподихлорэ- |
0,4 |
– |
– |
– |
|
тану неболее, % |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Содержаниезолынеболее, % |
0,35 |
– |
– |
– |
|
Содержаниевкрапленийжелезаимеди |
8 |
– |
– |
– |
|
наплощадилиста300 м2, неболее |
|
|
|
||
рНводнойвытяжки |
5,5–7,0 |
5,5–7,0 |
5,5–7,0 |
5,5–7,0 |
|
Сорность– числосоринокна1 м2: |
|
|
|
|
|
– площадьюсвыше0,1–1,0 мм2 вклю- |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
чительно, неболее |
|
|
|
|
|
– площадьюсвыше1,0–2,0 мм2 |
недопус- |
3 |
5 |
10 |
|
неболее |
кается |
|
|
|
|
– площадьюсвыше2,0 мм2 |
недопус- |
недопус- |
недопус- |
недопус- |
|
|
кается |
кается |
кается |
кается |
|
Влажность припоставке не |
25 |
25 |
25 |
25 |
|
более, % |
|||||
|
|
|
|
||
Влажностьрасчетная, % |
12 |
12 |
12 |
12 |
|
Таблица 1 4
Качественные показатели сульфитной беленой целлюлозы из хвойной древесины (ГОСТ 3914)
Показатели |
|
|
Нормыдлямарок |
|
|
|||
АК-I |
АК-II |
АК-III |
А |
Б-I |
Б-II |
В |
||
|
||||||||
Механическая прочность при |
|
|
|
|
|
|
|
|
размоле в мельнице ЦРА до 60° |
|
|
|
|
|
|
|
|
ШР: |
|
|
|
|
|
|
|
|
– разрывнаядлинанеменее, м |
8000 |
7500 |
7000 |
7500 |
6500 |
6000 |
7000 |
|
– изломнеменее, ч.д.п. |
1100 |
700 |
550 |
500 |
300 |
60 |
200 |
|
Механическая прочность при |
|
|
|
|
|
|
|
|
размоле в мельнице ЦРА в те- |
|
|
|
|
|
|
|
|
чение 10 мин: |
|
|
|
|
|
|
|
|
– разрывная длина не менее, м |
7500 |
7000 |
6000 |
7000 |
6000 |
5500 |
6000 |
|
– изломнеменее, ч.д.п. |
600 |
500 |
350 |
350 |
200 |
40 |
100 |
|
Белизнанеменее, % |
90 |
89 |
87 |
86 |
85 |
85 |
84 |
|
124
Окончание табл. 1 4
Показатели |
|
|
Нормыдлямарок |
|
|
|||
АК-I |
АК-II |
АК-III |
А |
Б-I |
Б-II |
В |
||
|
||||||||
Массовая доля смол и жиров |
0,6 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
не более, % |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
рНводнойвытяжки |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
6–7 |
|
Массовая доля пентозанов |
– |
– |
4,6 |
– |
– |
– |
– |
|
не менее, % |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Сорность– числосоринокна1 м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
– свыше0,1–1,0 мм2 вкл. |
50 |
50 |
70 |
90 |
– |
– |
– |
|
неболее |
|
|
|
|
|
|
|
|
– свыше1,0–2,0 мм2 вкл. |
– |
– |
– |
– |
120 |
180 |
220 |
|
неболее |
|
|
|
|
|
|
|
|
Влажностьнеболее, % |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
Таблица 1 5
Целлюлоза сульфатная беленая из смеси лиственных пород древесины (ГОСТ 28172)
|
|
|
|
Марка |
|
|
|
Показатели |
ЛС-0 |
ЛС-1 |
ЛС-2 |
ЛС-3 |
ЛС-4 |
||
высш. |
перв. |
высш. |
перв. |
|
|
|
|
|
сорт |
сорт |
сорт |
сорт |
|
|
|
Механическая прочность |
|
|
|
|
|
|
|
приразмолевмельницеЦРА |
|
|
|
|
|
|
|
до60 оШР: |
|
|
|
|
|
|
|
– разрывнаядлина, км, |
|
|
|
|
|
|
|
неменее |
7,5 |
6,8 |
8,0 |
7,1 |
7,2 |
7,0 |
6,0 |
– сопротивлениераздиранию, |
|
|
|
|
|
|
|
сН, неменее |
47 |
47 |
44 |
44 |
44 |
41 |
35 |
– прочностьнаизлом, ч. д. п., |
|
|
|
|
|
|
|
неменее |
300 |
300 |
300 |
300 |
– |
– |
– |
Белизна, %, неменее |
89 |
89 |
87 |
87 |
85 |
82 |
80 |
Сорность, числосоринокна |
|
|
|
|
|
|
|
1 м2 листаплощадью: |
|
|
|
|
|
|
|
– от0,1 до1,0 мм2 включи- |
|
|
|
|
|
|
|
тельно, неболее |
30 |
34 |
45 |
50 |
60 |
100 |
150 |
– от1,0 до2,0 мм2 включи- |
|
|
|
|
|
|
|
тельно, неболее |
1 |
2 |
2 |
3 |
5 |
10 |
10 |
– свыше2,0 мм2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
рНводнойвытяжки |
5–7 |
5–7 |
5–7 |
5–7 |
5–7 |
5–7 |
5–7 |
Влажность, %, неболее |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125
Показатели качества ацетатной сульфитной целлюлозы:
Содержание в целлюлозе, %: |
|
альфа-целлюлозы, не менее........................................... |
95,2 |
пентозанов, не более......................................................... |
2,5 |
смол и жиров, не более .................................................. |
0,12 |
золы, не более ................................................................ |
0,08 |
Вязкость в 1 %-ном медно-аммиачном |
|
растворе, мПа·с, не менее ................................................. |
50 |
Белизна, %, не менее ........................................................ |
92 |
Показатели качества беленой кордной целлюлозы, получаемой из сульфатной предгидролизной целлюлозы:
Содержание в целлюлозе, %: |
|
альфа-целлюлозы, не менее ............................................. |
94 |
бета-целлюлозы, не более ............................................... |
2,5 |
смолы, не более............................................................... |
0,06 |
золы, не более ................................................................. |
0,08 |
железа, не более ......................................................... |
0,0008 |
кальция и кремния, не более ......................................... |
0,01 |
марганца, не более ................................................... |
0,00001 |
Вязкость, мПа·с ..................................................... |
18,5–21,5 |
Реакционная способность (% СS2 / NаОН), |
|
не более ....................................................................... |
110/12 |
Белизна, %, не ниже ......................................................... |
87 |
11. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЫБРОСЫ ОТБЕЛЬНОГО ЦЕХА И ИХ ОЧИСТКА
Основные загрязняющие производственную и окружающую среду компоненты цеха приготовления белильных растворов и отбельного цеха – хлор, диоксид хлора, хлористый водород, щелочь, сернистый ангидрид, а также растворенные
всточных водах органические вещества, взвешенные вещества
ввиде волокна и извести. Эти вещества выбрасываются в виде газов через вытяжные трубы ванн вакуум-фильтров, абсорберов для приготовления растворов, баков хранения отбельных растворов, а также в виде сточных вод.
Количество и концентрация компонентов, содержащихся
ввыбросах из отбельных башен и вакуум-фильтров, значительно выше, чем в выбросах из вытяжных труб баков. Количество выбрасываемых компонентов зависит от вида целлюлозы и расхода белящих реагентов, температуры и рН отбелки, продолжительности отбелки.
Количество хлора и диоксида хлора в вентиляционных выбросах (на 1 т целлюлозы) составляет в среднем, соответственно, 0,70 и 0,45 кг при выработке вискозной целлюлозы и 1,45 и 0,75 кг при выработке беленой целлюлозы для бумаги.
При отбелке сульфатной целлюлозы по схеме X–Щ–Г– Д–Щ–Д общие загрязнения со всех ступеней отбелки состав-
ляют примерно по БПК5 8 кг/т, по ХПК – 86 кг/т, по растворимым органическим веществам – 97 кг/т.
При приготовлении отбельных растворов образуются также твердые отходы.
При приготовлении раствора гипохлорита кальция и отстаивания образуется осадок из остатков извести. Осадки образуются также при получении диоксида хлора. Например, при
127
получении диоксида хлора по способу ЛТИ ЦБИ образуется осадок сульфата кальция в количестве 6 т на 1 т диоксида хлора. Кроме того, при получении диоксида хлора по этому способу в отработанном растворе содержится (на 1 т диоксида хлора) 700 кг соляной кислоты, при получении хлората кальция – 70 кг, хлористого кальция – 2700 кг. Состав отработанного раствора при производстве диоксида хлора по способу Мэтисона следующий: серная кислота – 1400, хлорат натрия – 94, сульфат натрия – 1090, хлористый натрий – 10 кг/т диоксида хлора.
Сточные воды отбельного цеха в большинстве случаев щелочные, с прозрачностью 10–15 см, с небольшим содержанием взвешенных веществ и значительным количеством растворенных органических веществ.
Самые загрязненные – сточные воды ступеней хлорирования и щелочения.
Сточные воды отбельного цеха в неразбавленном виде вредны для рыб и водных микроорганизмов. Вредное действие этих стоков объясняется поглощением растворенного кислорода и содержанием ядовитых веществ (смол и хлорлигнина), не действующих на рыб только при разбавлении 1:10.
Внутрицеховые способы очистки и рекуперации выбросов отбельного цеха:
–орошение в скруббере раствором едкого натра газов, отсасываемых вентилятором через вытяжные колпаки, с получением гипохлорита натрия, который затем укрепляется до требуемой концентрации свежим хлором;
–нейтрализация сточных вод от ступеней хлорирования
ищелочения путем взаимного смешения стоков;
–использование стоков от ступени хлорирования для окисления дурнопахнущих серосодержащих газов и конденсатов варочного и выпарного цехов сульфатно-целлюлозного производства;
128
–обесцвечивание сильноокрашенных стоков ступени щелочения обработкой гашеной известью;
–очистка стоков отбельных цехов сульфатно-целлюлоз- ного производства с помощью активных углей;
–ионообменное обесцвечивание стоков в адсорбционных колонках;
–нейтрализация известью отработанных растворов при получении диоксида хлора перед выпуском из цеха (для защиты канализации от разрушения).
На ряде зарубежных предприятий применяется двухступенчатая система обесцвечивания стоков отбелки сульфатной целлюлозы, например обработка известью на первой ступени
иионообменное обесцвечивание на второй ступени.
В отечественной практике в большинстве случаев все сточные воды отбельного цеха нейтрализуют путем их смешения и направляют на биологическую очистку на внеплощадочные очистные сооружения.
12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОТБЕЛЬНОГО ОТДЕЛА ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ЗАВОДА
Задание: проектирование отбельного отдела сульфатцеллюлозного завода производительностью 400 т/сут воздуш- но-сухой целлюлозы для бумаги (целлюлоза марки XБ-I).
12.1.ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
ИРЕЖИМА ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Для отбелки используется небеленая сульфатная целлюлоза с числом Каппа 30–32 (число Бьеркмана 110–115). Беленая целлюлоза марки ХБ-1 должна иметь следующие показатели качества (ГОСТ 9571):
Белизна не менее, % ......................................................... |
88 |
Механическая прочностьпри размолев ЦРА (60±2)° ШР: |
|
разрывная длина, м, не менее, ...................................... 7200 |
|
излом, число двойных перегибов, не менее ............... |
2000 |
Принимаем 6-ступенчатую схему отбелки (Х+Д)-Щ1-Г- Д1-Щ2-Д2-К, обеспечивающую получение целлюлозы с заданной белизной при понижении механических показателей целлюлозы в процессе отбелки примерно на 5 % по сравнению с небеленой целлюлозой.
Принципиальная схема отбелки целлюлозы представлена на рис. 26, технологическая схема – на рис. 25.
Режим отбелки целлюлозы (табл. 16) выбираем на основании вышеизложенного.
130