ImpregnationEdit
așchiile obișnuite de lemn utilizate în producția de celuloză au o lungime de 12-25 milimetri (0,47–0,98 in) și o grosime de 2-10 milimetri (0,079–0,394 in). În mod normal, chipsurile intră mai întâi în presteaming unde sunt umezite și preîncălzite cu abur. Cavitățile din așchii de lemn proaspăt sunt parțial umplute cu lichid și parțial cu aer. Tratamentul cu abur face ca aerul să se extindă și aproximativ 25% din aer să fie expulzat din chipsuri. Următorul pas este să saturați chipsurile cu lichior alb-negru. Aerul rămas în așchii la începutul impregnării cu lichior este prins în așchii. Impregnarea se poate face înainte sau după ce chipsurile intră în digestor și se face în mod normal sub 100 ct (212 CTF). Lichiorurile de gătit constau dintr-un amestec de lichior alb, apă în chipsuri, abur condensat și lichior negru slab. În impregnare, lichidul de gătit pătrunde în structura capilară a așchiilor și încep reacțiile chimice la temperatură scăzută cu lemnul. O impregnare bună este importantă pentru a obține un bucătar omogen și respingeri scăzute. Aproximativ 40-60% din consumul total de alcalii, în procesul continuu, are loc în zona de impregnare.
CookingEdit
așchii de lemn sunt apoi gătite în vase sub presiune numite digestoare. Unele digestoare funcționează într-un mod lot și unele într-un proces continuu. Există mai multe variante ale proceselor de gătit atât pentru lot, cât și pentru digestoarele continue. Digestoarele care produc 1.000 de tone sau mai mult de pulpă pe zi sunt comune, cea mai mare producând mai mult de 3.500 de tone pe zi.Într-un digestor continuu, materialele sunt alimentate la o rată care permite reacția de pulping să fie finalizată până la ieșirea materialelor din reactor. În mod obișnuit, delignificarea necesită câteva ore (1,5 ore) la 170 până la 176 CTF (338 până la 349 CTF). În aceste condiții, lignina și hemiceluloza se degradează pentru a da fragmente solubile în lichidul puternic bazic. Pulpa solidă (aproximativ 50% din greutatea așchiilor de lemn uscat) este colectată și spălată. În acest moment pulpa este cunoscută sub numele de stoc maro datorită culorii sale. Lichidele combinate, cunoscute sub numele de lichior negru (datorită culorii sale), conțin fragmente de lignină, carbohidrați din descompunerea hemicelulozei, carbonat de sodiu, sulfat de sodiu și alte săruri anorganice.
una dintre principalele reacții chimice care stau la baza procesului kraft este scizia legăturilor eterice de către ionii nucleofili de sulfură (S2−) sau bisulfură (HS−).
proces de Recuperareedit
excesul de lichid negru conține aproximativ 15% solide și este concentrat într-un evaporator cu efect multiplu. După prima etapă, lichiorul negru are aproximativ 20-30% solide. La această concentrație, săpunul de colofoniu se ridică la suprafață și este degresat. Săpunul colectat este prelucrat în continuare în ulei înalt. Îndepărtarea săpunului îmbunătățește operația de evaporare a efectelor ulterioare.
lichiorul negru slab este evaporat în continuare la 65% sau chiar 80% solide („lichior negru greu”) și ars în cazanul de recuperare pentru a recupera substanțele chimice anorganice pentru reutilizare în procesul de pulping. Solidele mai mari din lichidul negru concentrat măresc eficiența energetică și chimică a ciclului de recuperare, dar oferă, de asemenea, vâscozitate și precipitare mai mari ale solidelor (conectarea și murdărirea echipamentelor). În timpul arderii, sulfatul de sodiu este redus la sulfură de sodiu de carbonul organic din amestec:
1. Na2SO4 + 2 C Na2s + 2 CO2
această reacție este similară cu reducerea sulfatului termochimic în geochimie.
sărurile topite („mirosite”) din cazanul de recuperare sunt dizolvate într-o apă de proces cunoscută sub numele de „spălare slabă”. Această apă de proces, cunoscută și sub denumirea de „lichior alb slab”, este compusă din toate lichiorurile utilizate pentru spălarea noroiului de var și a precipitatelor de lichior verde. Soluția rezultată de carbonat de sodiu și sulfură de sodiu este cunoscută sub numele de „lichior verde”. Culoarea verde omonimă a lichiorului verde provine din prezența sulfurii de fier coloidal. Acest lichid este apoi amestecat cu oxid de calciu, care devine hidroxid de calciu în soluție, pentru a regenera lichidul alb utilizat în procesul de pulping printr-o reacție de echilibru (Na2S este prezentat deoarece face parte din lichidul verde, dar nu participă la reacție):
2. Na2CO3 + ca (OH) 2 2 NaOH + CaCO3
carbonatul de calciu precipită din lichiorul alb și este recuperat și încălzit într-un cuptor de var unde este transformat în oxid de Calciu (Var).
3. CaCO3 cao + CO2
oxidul de Calciu (Var) reacționează cu apa pentru a regenera hidroxidul de calciu utilizat în reacția 2:
4. Cao + H2O ca(OH)2
combinația de reacții de la 1 la 4 formează un ciclu închis în ceea ce privește sodiul, sulful și calciul și este conceptul principal al așa-numitului proces de recaustizare în care carbonatul de sodiu reacționează la regenerarea hidroxidului de sodiu.
cazanul de recuperare generează, de asemenea, abur de înaltă presiune care este alimentat la turbogeneratoare, reducând presiunea aburului pentru utilizarea morii și generând energie electrică. O fabrică modernă de celuloză kraft este mai mult decât autosuficientă în generarea sa electrică și, în mod normal, va furniza un flux net de energie care poate fi utilizat de o fabrică de hârtie asociată sau vândut industriilor sau comunităților vecine până la rețeaua electrică locală. În plus, scoarța și reziduurile de lemn sunt adesea arse într-un cazan de putere separat pentru a genera abur.
deși cazanele de recuperare care utilizează invenția lui G. H. Tomlinson au fost utilizate în general de la începutul anilor 1930 au fost făcute încercări de a găsi un proces mai eficient pentru recuperarea substanțelor chimice de gătit. Weyerhaeuser a operat cu succes un gazificator cu flux antrenat de lichior negru de primă generație Chemrec la noua sa fabrică din Berna din Carolina de Nord, în timp ce o uzină de a doua generație este condusă la scară pilot la uzina Smurfit Kappa din Pite.
BlowingEdit
așchii de lemn gătite finite sunt suflate într-un rezervor de colectare numit rezervor de suflare care funcționează la presiunea atmosferică. Acest lucru eliberează o mulțime de abur și volatile. Volatilele sunt condensate și colectate; în cazul rasinoase nordice, aceasta constă în principal din terebentină brută.
ScreeningEdit
screeningul pulpei după pulping este un proces prin care pulpa este separată de shives mari, noduri, murdărie și alte resturi. Acceptarea este pulpa. Materialul separat de pulpă se numește respingere.
secțiunea de screening constă din diferite tipuri de site (ecrane) și curățare centrifugală. Sitele sunt configurate în mod normal într-o operațiune în cascadă în mai multe etape, deoarece cantități considerabile de fibre bune pot merge la fluxul de respingere atunci când încearcă să obțină o puritate maximă în fluxul de acceptare.
fibrele care conțin shives și noduri sunt separate de restul respingerii și reprocesate fie într-un rafinator, fie sunt trimise înapoi la digestor. Conținutul de noduri este de obicei 0,5–3,0% din producția digestorului, în timp ce conținutul de shives este de aproximativ 0,1–1,0%.
WashingEdit
brownstock de suflare merge la etapele de spălare în cazul în care lichiorurile de gătit utilizate sunt separate de fibrele de celuloză. În mod normal, o fabrică de celuloză are 3-5 etape de spălare în serie. Etapele de spălare sunt, de asemenea, plasate după delignificarea oxigenului și între etapele de albire. Șaibele de celuloză utilizează fluxul de contracurent între etape, astfel încât pulpa să se deplaseze în direcția opusă fluxului apelor de spălare. Sunt implicate mai multe procese: îngroșarea / diluarea, deplasarea și difuzia. Factorul de diluare este măsura cantității de apă utilizată în spălare în comparație cu cantitatea teoretică necesară pentru a deplasa lichiorul din pulpa îngroșată. Factorul de diluare mai mic reduce consumul de energie, în timp ce factorul de diluare mai mare oferă în mod normal pulpă mai curată. Spălarea temeinică a pulpei reduce cererea chimică de oxigen (COD).
sunt utilizate mai multe tipuri de echipamente de spălare:
- difuzoare de presiune
- difuzoare atmosferice
- șaibe cu tambur de vid
- deplasatoare cu tambur
- Prese de spălare
BleachingEdit
într-o moară modernă, brownstock (celuloză fibrele care conțin aproximativ 5% lignină reziduală) produse de pulpă sunt mai întâi spălate pentru a îndepărta o parte din materialul organic dizolvat și apoi delignificate în continuare printr-o varietate de etape de albire.
în cazul unei instalații concepute pentru a produce celuloză pentru a face hârtie de sac maro sau tablă de linie pentru cutii și ambalaje, pulpa nu trebuie întotdeauna să fie albită la o luminozitate ridicată. Albirea scade masa pulpei produse cu aproximativ 5%, scade rezistența fibrelor și se adaugă la costul de fabricație.
proces chemicalsEdit
se adaugă substanțe chimice de proces pentru a îmbunătăți procesul de producție:
- mijloace de impregnare. Surfactanții pot fi utilizați pentru a îmbunătăți impregnarea așchiilor de lemn cu lichiorurile de gătit.
- antrachinona este utilizată ca aditiv digestor. Funcționează ca un catalizator redox prin oxidarea celulozei și reducerea ligninei. Aceasta protejează celuloza de degradare și face lignina mai solubilă în apă.
- se poate adăuga un întrerupător de emulsie în separarea săpunului pentru a accelera și îmbunătăți separarea săpunului de lichiorurile de gătit folosite prin floculare.
- Defoamerele îndepărtează spuma și accelerează procesul de producție. Drenarea echipamentelor de spălare este îmbunătățită și oferă pulpă mai curată.
- agenții de dispersie, decuplatoarele și agenții de complexare mențin sistemul mai curat și reduc necesitatea opririlor de întreținere.
- agenții de fixare fixează depunerile potențiale fin dispersate pe fibre și astfel le transportă în afara procesului.
