ImpregnationEdit
a cellulózgyártásban használt közös faforgács 12-25 milliméter (0,47–0,98 hüvelyk) hosszú és 2-10 milliméter (0,079–0,394 hüvelyk) vastag. A forgácsok általában először az előmelegítőbe kerülnek, ahol megnedvesítik és gőzzel előmelegítik őket. A friss faforgács belsejében lévő üregek részben folyadékkal, részben levegővel vannak feltöltve. A gőzkezelés hatására a levegő kitágul, és a levegő körülbelül 25% – a kiürül a forgácsokból. A következő lépés a zsetonok fekete-fehér folyadékkal való telítése. A folyadék impregnálásának kezdetén a forgácsban maradt levegő csapdába esik a forgácsban. Az impregnálás elvégezhető a forgácsok emésztőbe való belépése előtt vagy után, általában 100 C (212 F) alatt. A szakácslúg fehérlúg, víz chipsben, kondenzált gőz és gyenge fekete folyadék keverékéből áll. Az impregnálás során a szakács folyadék behatol a forgács kapilláris szerkezetébe, és alacsony hőmérsékletű kémiai reakciók kezdődnek a fával. A jó impregnálás fontos, hogy homogén szakácsot és alacsony elutasítást kapjunk. Az összes lúgfogyasztás körülbelül 40-60% – a folyamatos folyamat során az impregnáló zónában fordul elő.
szakácskönyv
a faforgácsot ezután nyomás alatt álló edényekben, úgynevezett emésztőkben főzik. Egyes emésztők kötegelt módon működnek, mások pedig folyamatos folyamatban. A szakácsfolyamatoknak számos változata van mind a tétel, mind a folyamatos emésztők esetében. A napi 1000 tonna vagy annál nagyobb cellulózt előállító emésztők gyakoriak, a legnagyobbak naponta több mint 3500 tonnát termelnek.Folyamatos emésztőben az anyagokat olyan sebességgel táplálják be, amely lehetővé teszi a pépesítési reakció befejezését, mire az anyagok kilépnek a reaktorból. A kijelölés megszüntetése általában több órát (1,5 órát) igényel 170-176 C (338-349 F). Ilyen körülmények között a lignin és a hemicellulóz lebomlik, hogy az erősen bázikus folyadékban oldódó fragmentumokat kapjon. A szilárd pépet (a száraz faforgács körülbelül 50 tömeg% – át) összegyűjtik és megmossák. Ezen a ponton a pépet színe miatt barna állománynak nevezik. A kombinált folyadékok, amelyeket fekete folyadéknak neveznek (színe miatt), lignin fragmenseket, szénhidrátokat tartalmaznak a hemicellulóz, nátrium-karbonát, nátrium-szulfát és más szervetlen sók lebontásából.
az egyik fő kémiai reakció, amely alátámasztja a kraft folyamatot, az éter kötések hasadása a nukleofil szulfid (S2−) vagy biszulfid (HS−) ionok.
visszanyerési folyamat
a felesleges fekete folyadék körülbelül 15% szilárd anyagot tartalmaz, és egy többszörös hatású elpárologtatóban koncentrálódik. Az első lépés után a fekete folyadék körülbelül 20-30% szilárd anyagot tartalmaz. Ennél a koncentrációnál a gyanta szappan a felszínre emelkedik, és lefölözik. Az összegyűjtött szappant tovább feldolgozzuk tallolajra. A szappan eltávolítása javítja a későbbi hatások párolgási működését.
a gyenge fekete folyadékot további 65% – os vagy akár 80% – os szilárd anyaggá (“nehéz fekete folyadék”) pároljuk, és a visszanyerő kazánban elégetjük, hogy a szervetlen vegyi anyagokat újra felhasználjuk a pépesítési folyamat során. A koncentrált fekete folyadékban lévő magasabb szilárd anyagok növelik a visszanyerési ciklus energia-és kémiai hatékonyságát, de nagyobb viszkozitást és szilárd anyagok kicsapódását is biztosítják (a berendezések eltömődése és szennyeződése). Az égés során a nátrium-szulfátot a keverékben lévő szerves szén nátrium-szulfiddá redukálja:
1. Na2SO4 + 2 C .. Na2s + 2 CO2
ez a reakció hasonló a termokémiai szulfát redukcióhoz a geokémiában.
a visszanyerő kazánból származó olvadt sókat (“szaga”) “gyenge mosás”néven ismert technológiai vízben oldjuk. Ez a folyamatvíz, más néven” gyenge fehérlúg”, minden olyan folyadékból áll, amelyet a mésziszap és a zöldlúg csapadékának mosására használnak. A kapott nátrium-karbonát és nátrium-szulfid oldatot “zöld folyadéknak”nevezzük. A zöld folyadék névadó zöld színe a kolloid vas-szulfid jelenlétéből adódik. Ezt a folyadékot ezután összekeverjük kalcium-oxiddal, amely oldatban kalcium-hidroxiddá válik, hogy egyensúlyi reakcióval regeneráljuk a pépesítési folyamatban használt fehér folyadékot (Na2S látható, mivel része a zöld folyadéknak, de nem vesz részt a reakcióban):
2. Na2CO3 + Ca (OH)2 .. 2 NaOH + CaCO3
a fehérlúgból kalcium-karbonát kicsapódik, majd mészkemencében visszanyerik és melegítik, ahol kalcium-oxiddá (mész) alakítják.
3. CaCO3 6cao + CO2
a kalcium-oxidot (mész) vízzel reagáltatva regeneráljuk a 2.reakcióban használt kalcium-hidroxidot:
4. CaO + H2O ca(OH)2
az 1-től 4-ig terjedő reakciók kombinációja zárt ciklust képez a nátrium, a kén és a kalcium tekintetében, és ez az úgynevezett rekaustizáló folyamat fő koncepciója, ahol a nátrium-karbonátot reagáltatják a nátrium-hidroxid regenerálására.
a visszanyerő kazán nagynyomású gőzt is generál, amelyet a turbogenerátorokba táplálnak, csökkentve a malom használatának gőznyomását és villamos energiát generálva. A modern nátronpép-Malom több mint önellátó az elektromos termelésben, és általában nettó energiaáramot biztosít, amelyet egy kapcsolódó papírgyár felhasználhat, vagy eladhat a szomszédos iparágaknak vagy közösségeknek a helyi elektromos hálózaton keresztül. Ezenkívül a kéreg és a fa maradványait gyakran külön kazánban égetik el, hogy gőzt termeljenek.
bár a G. H. Tomlinson találmányát alkalmazó visszanyerő kazánok az 1930-as évek eleje óta általánosan használatosak, kísérleteket tettek arra, hogy hatékonyabb eljárást találjanak a szakácskémiai anyagok visszanyerésére. A Weyerhaeuser sikeresen működtette a Chemrec első generációs fekete likőr magával ragadó áramlású gázosítóját az észak-karolinai új Berni üzemében,míg a második generációs üzemet kísérleti léptékben működtetik a Smurfit Kappa Piteben lévő üzemében.
BlowingEdit
a kész szakácsfaforgácsot egy légköri nyomáson működő fúvótartálynak nevezett gyűjtőtartályba fújják. Ez sok gőzt és illékony anyagot szabadít fel. Az illékony anyagokat kondenzálják és összegyűjtik; az északi puhafák esetében ez főleg nyers terpentinből áll.
ScreeningEdit
a cellulóz pépesítés utáni szűrése olyan eljárás, amelynek során a pépet elválasztják a nagy szilánkoktól, csomóktól, szennyeződésektől és egyéb törmelékektől. Az elfogadás a pép. A péptől elválasztott anyagot elutasításnak nevezzük.
a szűrőszak különböző típusú szitákból (szitákból) és centrifugális tisztításból áll. A szitákat általában többlépcsős kaszkádműveletben állítják fel, mert jelentős mennyiségű jó szál juthat az elutasító áramhoz, amikor megpróbálja elérni a maximális tisztaságot az elfogadó áramlásban.
a szilánkokat és csomókat tartalmazó rostot elválasztják a hulladék többi részétől, és vagy finomítóban újra feldolgozzák, vagy visszaküldik az emésztőbe. A csomók tartalma általában az emésztő kimenetének 0,5–3,0%–a, míg a shives tartalom körülbelül 0,1-1,0%.
WashingEdit
a barnaszelet a fújásból a mosási szakaszokba kerül, ahol a használt szakácslekvárokat elválasztják a cellulózszálaktól. Általában a cellulózmalom 3-5 mosási szakaszból áll. A mosási szakaszok az oxigén delignifikáció után és a fehérítési szakaszok között is elhelyezésre kerülnek. A pépmosók ellenáramot használnak a szakaszok között úgy, hogy a pép a mosóvizek áramlásával ellentétes irányban mozogjon. Számos folyamat vesz részt: sűrítés / hígítás, elmozdulás és diffúzió. A hígítási tényező a mosáshoz használt víz mennyiségének mértéke ahhoz az elméleti mennyiséghez képest, amely a folyadéknak a megvastagodott pépből való kiszorításához szükséges. Az alacsonyabb hígítási tényező csökkenti az energiafogyasztást, míg a magasabb hígítási tényező általában tisztább pépet eredményez. A pép alapos mosása csökkenti a kémiai oxigénigényt (COD).
többféle mosóberendezés van használatban:
- nyomás diffúzorok
- légköri diffúzorok
- vákuum dob alátétek
- dob kiszorítók
- mosás prések
Fehérítésszerkesztés
egy modern Malom, brownstock (5% maradék lignint) tartalmazó cellulózrostokat, amelyeket a pépesítés során állítanak elő, először az oldott szerves anyag egy részének eltávolítása céljából megmossuk, majd különféle fehérítési szakaszokkal tovább finomítjuk.
a dobozokhoz és csomagolásokhoz barna zsákpapír vagy béléslemez készítésére szolgáló cellulóz előállítására tervezett üzem esetében a cellulózt nem mindig kell nagy fényerőre fehéríteni. A fehérítés körülbelül 5% – kal csökkenti a termelt cellulóz tömegét, csökkenti a szálak szilárdságát és növeli a gyártási költségeket.
technológiai vegyszerekszerkesztés
technológiai vegyszereket adnak hozzá a gyártási folyamat javítása érdekében:
- impregnáló segédeszközök. Felületaktív anyagokat lehet használni a faforgács szakácslúgokkal való impregnálásának javítására.
- antrakinont használnak emésztő adalékanyagként. Redox katalizátorként működik a cellulóz oxidálásával és a lignin redukálásával. Ez megvédi a cellulózt a lebomlástól, és a lignint vízoldhatóbbá teszi.
- emulziós megszakítót lehet hozzáadni a szappan elválasztásához, hogy felgyorsítsa és javítsa a szappan elválasztását a használt szakácslekvároktól flokkulációval.
- a habzásgátlók eltávolítják a habot és felgyorsítják a gyártási folyamatot. A Mosóberendezések vízelvezetése javul, tisztább pépet biztosít.
- diszpergálószerek, detackifierek és komplexképző szerek tisztábbá teszik a rendszert, és csökkentik a karbantartási leállások szükségességét.
- a fixálószerek finoman diszpergált potenciális lerakódásokat rögzítenek a szálakhoz, és ezáltal elszállítják a folyamatból.
