Способы Производства Технической Целлюлозы Реферат
Способы Производства Технической Целлюлозы Реферат
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
₽ Яндекс.Директ ГРУЗОВИЧКОФ • 640 ₽ Скрыть объявление Квартиры от 4,7 млн руб. внутри МКАД! Проектная декларация на сайте https://наш.дом.рф/. Застройщик: ООО «ГРАНДНЭКСТ» Скрыть объявление
Федеральное
агентство по образованию
Пермский
государственный технический университет
по
предмету: «Системный анализ
химико-технологических процессов»
Краткое
описание получаемого продукта……………………………………3
Краткое
описание технологии………………………………………………...7
Экология………………………………………………………………………..9
Целлюлоза
— это высокомолекулярный полисахарид,
имеющий
общую формулу (С 6 Н 10 О 5 ) n ,
которую, принимая во внимание
три активных гидроксила в каждой
структурной ее единице,
можно записать в виде [С 6 Н 7 О 2 (ОН) 3 ] n .
Молекулы целлюлозы
построены в виде цепей. Целлюлоза
обладает ориентированным
аморфно-кристаллическим строением,
которое объясняет
все ее свойства — реакционную способность,
набухание
в воде (чем и вызывается увеличение
размеров древесины
при
увлажнении) и др.
Гемицеллюлозы
древесины состоят из различных
полисахаридов
с разной величиной молекулы. В их число
входят пентозаны
(C 5 H 8 O 4 ) n
и гексозаны (C 6 H 10 О 5 ) n .
Из пентозанов древесины
известны ксилан и реже встречающийся
арабан, из гексозанов
— маннан, галактан, фруктан и глюкан.
Все они построены
из остатков соответствующих моносахаридов:
ксилозы, арабинозы,
маннозы, галактозы, фруктозы, глюкозы
и при кислотном
гидролизе переходят в них:
(С 5 Н 8 О 5 ) n
+ (п
-
1) Н 2 0
= п
С 5 Н 10 O 6 ;
(С 6 Н 10 О 5 ) n
+ ( n
-1) Н 2 0
= п
С 6 Н 12 О 6 .
В
состав целлюлозно-бумажного производства
входит по лучение
волокнистых полуфабрикатов — целлюлозы
и древес ной массы — и их переработка
в различные виды бумаги и картона.
При
варке измельченной древесины, т. е.
обработке ее раствором химических
реагентов (варочным раствором) при
повышенных температуре и давлении,
происходит ее делигнификация
- большая часть лигнина растворяется,
клетки древесины
разъединяются и получается волокнистая
техническая целлюлоза.
Основными
методами получения целлюлозы являются
сульфатный и сульфитный; применяют
также бисульфитный, нейтрально-сульфитный,
различные комбинированные и ступенчатые
методы варки. Перспективными являются
окислительные методы
— кислородно-содовый, кислородно-щелочной
и. др., которые
не связаны с использованием серосодержащих
реагентов
и поэтому оказывают меньшее влияние на
окружающую среду.
Путем
соответствующего подбора реагентов и
условий варки
регулируют выход технической целлюлозы
и ее свойства,
в первую очередь остаточное содержание
лигнина. Чем полнее
удален лигнин при варке, тем волокно
светлее, но выход
его меньше. Целлюлозу вырабатывают
нормального выхода
(40—50% от массы абсолютно сухого сырья),
которая подразделяется на жесткую
(содержащую 3—8% лигнина), среднежесткую
(1,5—3%) и мягкую (менее 1,5% лигнина) и
высокого выхода (50—60 %). Получают также
полуцеллюлозу (выход 60—85%), содержащую
половину или более исходного
лигнина и требующую механического
размола для превращения
ее в волокнистую массу.
Техническая
небеленая целлюлоза пригодна для
изготовления
многих видов продукции — газетной и
мешочной бумаги, тарного
картона и др. Для получения высших сортов
писчей и
печатной бумаги, где требуется повышенная
белизна, используют
среднежесткую и мягкую целлюлозу,
которую отбеливают
химическими реагентами, например хлором,
двуокисью хлора, гипохлоритом кальция
или натрия, перекисью водорода.
Особо
очищенную (облагороженную) целлюлозу,
содержащую
92—97 % альфа-целлюлозы (т. е. фракции
целлюлозы, нерастворимой в 17,5 %-ном
водном растворе едкого натра) используют
для изготовления химических волокон,
в том числе вискозного
шелка и высокопрочного вискозного
кордного волокна
для производства автомобильных шин.
Древесную
массу получают механическим разделением
древесины
на волокна. Большое количество волокнистой
массы вырабатывают из вторичного сырья
— макулатуры, доля которой в
производстве бумаги и картона превышает
20% от всего используемого
волокна. На некоторых предприятиях
целлюлозу
получают из тростника.
Варят
целлюлозу с варочным раствором (
сульфатным, или белым, щелоком), содержащим
едкий натр, сернистый натрий, небольшое
количество карбоната и сульфата натрия.
Едкий
натр и сернистый натрий составляют
активную часть белого щелока. Их суммарная
концентрация в пересчете на
колеблется от 70 до 120 г/л. Чем больше
активной щелочи в варочном растворе и
чем выше температура и в варочном котле,
тем быстрее идет варка и полнее удаляется
лигнин, но тем ниже выход волокна. Обычно
температура варки 165-180 о
С, давление в котле 0,7 – 1,2 МПа (1 МПа равен
9,81, округленно 10 кгс/см 2 )
Гидромодуль, т.е. объем жидкости в
кубических метрах на 1т. абсолютно сухого
сырья, составляет 4 4,5:1
Варочный
котел непрерывного действия «Камюр»
имеет общую высоту 45 м, диаметр 4,7 м, дает
в сутки 450— 500 т целлюлозы (имеются также
установки производительностью
800—900 т/сут). Щепу из бункера подают
при помощи питателя низкого давления
в пропарочную цистерну, где из
щепы удаляются вода и скипидар.
Пропаренная щепа перемещается винтовым
конвейером к роторному питателю высокого
давления, который подает ее в котел и
одновременно служит запорным клапаном.
Выходящая из питателя высокого давления
щепа транспортируется щелоком к
загрузочному устройству котла, оснащенному
вертикальным вращающимся винтом.
Варочный щелок подают насосом в верхнюю
часть котла. Щепа опускается в котле
под собственной тяжестью.
В
верхней зоне котла идет заварка, в
средней варка, в нижней частичная
промывка целлюлозы слабым щелоком.
Целлюлозная масса концентрацией 14—16%,
охладившаяся до 80—85 °С, непрерывно
выгружается и поступает в выдувной
резервуар. Щепа в каждой зоне находится
1,5 ч, а всего 4,5 ч.
По
окончании варки щелок (7—10 м 3 /т
целлюлозы) имеет 'почти черный цвет,
поэтому его называют черным щелоком. В
щелок переходит большая часть лигнина
древесины в виде щелочного лигнина, а
также часть гемицеллюлоз, которые в
щелочной среде гидролизуются и окисляются,
образуя в основном оксикислоты.
Ацетильные группы древесины при варке
отщепляются, образуя уксусную кислоту,
находящуюся в щелоке в виде
уксусно-кислого натрия.
Черный
щелок упаривают в многокорпусных
вакуум-выпарных установках, добавляют
сульфат натрия для возмещения потерь
щелочи, -происходящих в производстве
(отсюда и название способа), а затем
щелок сжигают в топках специальных
паровых котлов — содорегенерационных
котлоагрегатов (СРК). При этом сгорает
органическая часть щелока, а
сульфат
натрия превращается в сернистый натрий;
едкий натр переходит в углекислый
натрий.
Плав
растворяют в слабом белом щелоке или в
воде и получают зеленый щелок, который
обрабатывают гашеной известью для
перевода углекислого натрия в едкий
натр. Получается белый щелок, который
снова используют для варки целлюлозы.
Смоляные
и жирные кислоты, содержащиеся в
древесине, при варке превращаются в
натриевые соли. Эти соли при отстаивании
собираются на поверхности черного
щелока, образуя сульфатное мыло.
Путем
подкисления черного щелока серной
кислотой или двуокисью углерода из него
можно выделить щелочной лигнин,
применяемый в производстве пластических
масс, резинотехнических изделий и
др. Из черного щелока можно получить
другие лесохимические продукты.
Например, из подкисленного упаренного
черного щелока можно извлечь
метилэтилкетоном уксусную и муравьиную
кислоты, различные оксикислоты.
Существуют
два основных способа получения древесной
массы. Путем истирания еловых или
пихтовых балансов длиной 1 —1,2 м
дефибрерными камнями в дефибрерах
получают дефибрерную древесную массу,
а путем размола древесной щепы любых
пород на дисковых мельницах (рафинерах)
— рафинерную. Преимущественное развитие
в последнее время получает производство
рафинерной древесной массы. Качество
ее значительно улучшается,
если
перед размолом щепу пропарить; получаемый
продукт называют термомеханической
древесной массой. Наиболее высокое
качество у химико-термомеханической
древесной массы, для получения которой
щепу перед размолом пропитывают
некоторыми химикатами и пропаривают.
Выход
обычной древесной массы 95—96 % от древесины
химико-термомеханической около 90%.
Древесная масса применяется при
изготовлении большинства видов бумаги
и картона, составляя около 40 % от всех
используемых волокнистых полуфабрикатов.
Порядок
варки целлюлозы в котлах периодического
действия
следующий.
В
котел загружают щепу в количестве 0,3—
0,35 м 3
на 1 м 3
вместимости котла, а при применении
пропарки щепы или специальных уплотнителей
— 0,4 м 3
или даже больше.
Затем заливают варочный раствор,
закрывают котел и
начинают нагревать его содержимое, для
чего щелок непрерывно
прокачивают циркуляционным насосом
через подогреватель.
Температуру в котле поднимают до заданной
конечной величины
(этот период называют заваркой), потом
следует стоянка
при этой температуре (собственно варка).
Заварку ведут
медленно, чтобы щепа хорошо пропиталась
варочным щелоком;
в этот период для; удаления воздуха и
образующихся летучих
продуктов (скипидара, метилового спирта
и др.) производят
сдувку парогазовой смеси — терпентинную
сдувку. Парогазовая
смесь поступает в щелокоуловитель и
далее подвергается
дробной конденсации. От конденсата во
флорентине отделяют
сырой сульфатный скипидар в количестве
8—12 кг из сосновой древесины, 1—2 кг из
еловой древесины в расчете на 1
т выработанной целлюлозы.
При
производстве вискозной и кордной
целлюлозы щепу в
котле сначала подвергают предгидролизу
с целью удаления гемицеллюлоз.
Для этого ее обрабатывают 0,3—0,5%-ной
серной кислотой при 120—130 °С или
водой, при 160—170 °С. Предгидролизат
отбирают из котла и направляют на
производство
дрожжей, после чего в котел заливают
варочный раствор
и начинают варку. По окончании варки,
обычно не снижая
давления в котле, целлюлозную массу
выдувают из него в
выдувной резервуар, осматривают котел
и готовят к новой загрузке.
Полный
оборот котла продолжается 5—8 ч, в том
числе загрузка щепы и заливка щелока
примерно 1 —1,5 ч, заварка 2—4,5 ч, варка
до 1 ч, конечная сдувка, выгрузка целлюлозы
и
осмотр котла около 1 ч.
Стационарный
варочный котел (рис. 2.2) стальной,
облицован внутри легированной сталью.
Общая высота 13—17 м, диаметр
цилиндрической части 3,6—4,5 м, загрузочной
горловины 800 мм, выгрузочной — 700 мм,
вместимость 100—200 м 3 .
Щелок
забирается из средней части котла и
возвращается циркуляционным
насосом в верхнюю и нижнюю его части.
Выгруженную
из котла целлюлозу промывают водой в
диффузорах
или на барабанных фильтрах и затем
подвергают многоступенчатой
очистке от сучков, непровара, частичек
коры, песка
и др. Сначала производят грубое
сортирование на вибрационных или
центробежных сучколовителях, потом
тонкое сортирование
в центробежных сортировках, вихревых
очистителях
(центриклинерах) и др.
Варочный
котел непрерывного действия «Камюр»
_(рис. 2,3) имеет общую высоту 45 м, диаметр
4,7 м, дает в сутки 450— 500 т целлюлозы
(имеются также установки производительностью
800—900 т/сут).
Щепу
из бункера подают при помощи питателя
низкого давления
в пропарочную цистерну, где из щепы
удаляются
вода и скипидар. Пропаренная щепа
перемещается винтовым конвейером
к роторному питателю высокого давления,
который подает ее в котел и одновременно
служит запорным клапаном. Выходящая
из питателя высокого давления щепа
транспортируется
щелоком к загрузочному устройству
котла, оснащенному
вертикальным вращающимся винтом.
Варочный щелок подают
насосом в верхнюю часть котла. Щепа
опускается в
котле под собственной тяжестью.
В
верхней зоне котла идет заварка, в
средней варка, в
нижней частичная промывка целлюлозы
слабым щелоком. Целлюлозная
масса концентрацией 14—16%, охладившаяся
до 80—85 °С, непрерывно выгружается и
поступает в'выдувной резервуар. Щепа
в каждой зоне находится 1,5 ч, а всего 4,5
ч.
По
окончании варки щелок (7—10 м 3 /т
целлюлозы) имеет
почти черный цвет, поэтому его называют
черным щелоком. I
В щелок переходит большая часть лигнина
древесины в виде щелочного
лигнина, а также часть гемицеллюлоз,
которые в щелочной среде гидролизуются
и окисляются, образуя в основном
оксикислоты. Ацетильные группы древесины
при варке отщепляются,
образуя уксусную кислоту, находящуюся
в щелоке
в виде уксусно-кислого натрия.
Черный
щелок упаривают в многокорпусных
вакуум-выпарных
установках, добавляют сульфат натрия
для возмещения потерь щелочи, происходящих
в производстве (отсюда и название
способа), а затем щелок сжигают в топках
специальных
паровых котлов — содорегенерационных
котлоагрегатов (СРК).
При этом сгорает органическая часть
щелока, а сульфат
натрия превращается в сернистый натрий;
едкий натр переходит
в углекислый натрий.
Плав
растворяют в слабом белом щелоке или в
воде и получают
зеленый щелок, который обрабатывают
гашеной известью
для перевода углекислого натрия в едкий
натр. Получается белый щелок, который
снова используют для варки целлюлозы.
Смоляные
и жирные кислоты, содержащиеся в
древесине, при
варке превращаются в натриевые соли.
Эти соли при отстаивании
собираются на поверхности черного
щелока, образуя
сульфатное мыло.
Путем
подкисления черного щелока серной
кислотой или двуокисью углерода из него
можно выделить щелочной лигнин,
применяемый в производстве пластических
масс, резинотехнических
изделий и др. Из черного щелока можно
получить другие
лесохимические продукты. Например, из
подкисленного упаренного
черного щелока можно извлечь
метилэтилкетоном уксусную
и муравьиную кислоты, различные
оксикислоты и
др.
Очистка
и обезвреживание промышленных стоков
и газовых выбросов
В
процессах производства лесохимических
продуктов образуются различные
сточные воды — отбросные воды
ректификационных
аппаратов, промывные, подсмольные и
подскипидарные
воды и др. Все они объединяются общим
названием промышленных
стоков (промстоков). Они подразделяются
на сильно
загрязненные, частично загрязненные и
условно чистые воды.
К
условно чистым водам относится охлаждающая
вода от теплообменных
аппаратов, не содержащая вредных примесей
и
используемая в основном повторно в виде
оборотной воды. Доля
оборотной воды на лесохимических
предприятиях доходит до
90 % от общего количества стоков. К числу
сточных вод относятся
также загрязненные хозяйственно-бытовые
стоки и ливневые
воды.
Особенно
много сильно загрязненных стоков
получается при извлечении
уксусной кислоты из жижки и при выработке
этилацетата
(табл.1). Они содержат кислоты, спирты,
эфиры, альдегиды
и кетоны, смолистые вещества, соли
металлов и др. В
меньших количествах загрязненные
промышленные стоки образуются
в канифольно-скипидарном производстве.
На
всех стадиях производства лесохимических
продуктов образуются
также и газовые выбросы. Их количество
и состав не постоянны,
так как зависят от многих причин.
Очистка
и обезвреживание промышленных стоков
Таблица:
«Количество
сточных вод, м 3
на 1 т продукции»
Количество
промышленных стоков и степень их
загрязненности
зависят от принятой схемы технологических
процессов и на
различных заводах колеблются в весьма
широких пределах. В
частности, при экстракции уксусной
кислоты из жижки этилацетатом
загрязненность отбросной воды с
эфироводного аппарата
по ХПК при переработке неперегнанной
жижки превышает
70 тыс. мг/л, а при перегнанной жижке не
более 13 тыс. мг/л. Наименьшую загрязненность
(не выше 5 тыс. мг/л) имеют аналогичные
стоки с азеотропных установок, использующих
в
качестве антренера спиртовые масла или
бутилацетат.
Часть
отбросных вод используется повторно.
Например, промывная
вода от скрубберов после трехкорпусного
аппарата и вода
от вакуум-насосов может циркулировать
в системе многократно. Воду от
эфироводных НДА в уксусно-кислотном
производстве и частично в производстве
ацетатных растворителей применяют
для промывки кубов; отбросную воду от
регенерации
эфироводы нейтрализуют содой и используют
для промывки
эфира-сырца и приготовления растворов
соды. В производстве
метанола до 40 % отбросной воды с НДА-I
и НДА-П после
отстаивания идет на отмывку спиртовых
масел, сиропку метанола-сырца
и растворителя-сырца.
При
налаженной системе оборотного
водоснабжения с испа-рительно-охладительными
устройствами (бассейном, градирней)
расход свежей воды (на подпитку) можно
сократить до 10
% от оборотной, а общий расход снизить
на 70 %. На одном из
заводов оборотное водоснабжение
организовано при помощи искусственного
пруда. Нагретая условно чистая вода
сбрасывается
в дальний конец пруда, зеркало которого
рассчитано на охлаждение
воды до заданной температуры. В некоторых
случаях
расход охлаждающей воды можно снизить
в 3—4 раза путем
использования конденсаторов воздушного
охлаждения, например,
для конденсации паров сушки и отдувки
щепы в канифольно-экстракционном
производстве.
Существенно
уменьшить объем загрязненных промышленных
стоков можно путем применения более
совершенной технологии
на ряде предприятий.
Основными
способами обезвреживания промышленных
стоков
лесохимических предприятий являются
их биохимическая очистка,
выпаривание и сжигание. Менее загрязненные
промышленные стоки отстаиваются,
фильтруются, обрабатываются химикатами,
разбавляются оборотной или условно
чистой водой и
направляются в биохимическую очистку.
Наиболее загрязненные
стоки, не поддающиеся очистке (например,
различные кубовые
остатки), выпаривают или сжигают в
различных печах.
Отходящие
газы от различных аппаратов лесохимических
производств содержат значительное
количество паров летучих веществ
и подлежат очистке с целью предотвращения
попадания
их в атмосферу и регенерации некоторых
из них.
Газовые
выбросы уксусно-кислотного производства.
При
извлечении
уксусной кислоты из жижки экстракцией
этилацета-том
наибольший унос паров летучих веществ
через воздушники происходит при
регенерации экстрагента на эфирокислотном
и эфироводном
аппаратах. Так, в пробах воздуха из
общего воздушника
этих аппаратов обнаружено 41 ±1 тыс. мг/м 3
этилаце-тата и до 4 тыс. мг/м 3
спиртов (табл. 14.6). Во избежание потерь
этих веществ на большинстве заводов
воздушники аппаратов и емкостей
экстракционной системы и этилацетатного
отделения
присоединяют к коллектору, связанному
со скруббером,
орошаемым кислой или оборотной водой.
Воздушники от ректификационных
аппаратов также связаны с коллектором.
Промывная
вода от скрубберов присоединяется к
жижке.
Несмотря
на такую промывку, суммарное содержание
летучих
веществ в газах, отходящих из общего
воздушника уксусно-кислотного
производства, превышает в среднем 4 тыс.
мг/м 3 ;
особенно
много в них альдегидов и кетонов, а также
этилаце-тата.
Однако вследствие того, что количество
газов, выбрасываемых
из общих воздушников, незначительно,
заметного загрязнения
атмосферы не происходит.
Газовые
выбросы канифольно-скипидарных
производств.
В
канифольно-терпентинном производстве
воздушные выбросы от
аппаратов загрязнены парами скипидара,
однако этих выбросов
немного и их влияние на состояние
атмосферы незначительно.
Для очистки от скипидара воздух от
воздушников пропускают через концевой
холодильник, охлаждаемый большим
количеством
речной или артезианской воды.
В
канифольно-экстракционном производстве
применяемая схема
очистки газовых выбросов обеспечивает
одновременно и сокращение
количества сточных вод. По этой схеме
оборотная вода
пропускается через холодильную машину
и с температурой
1—2 °С подается в насадочный скруббер,
куда противотоком
поступает воздух из системы воздушников.
При охлаждении воздуха происходит
конденсация содержащихся в нем паров
бензина в виде очень мелких капель. Эти
капли механически
улавливаются водой, а промытый воздух
с температурой 3—5°С
отводится в атмосферу. Промывная вода
из скруббера с температурой 8—10°С
поступает во флорентину, откуда водный
слой самотеком стекает к вакуум-насосу.
После вакуум-насоса
вода собирается в сборник и затем насосом
вновь подается в холодильную машину.
Далее цикл повторяется. Потери бензина
при этом определяются количеством
отходящего воздуха, его
температурой и упругостью паров
применяемого бензина. Исчерпывающую
очистку от паров бензина можно обеспечить,
если
воздух дополнительно направить на
скруббер, орошаемый охлажденным
соляровым маслом.
Адсорбционные
методы для улавливания паров бензина
в
канифольно-экстракционном производстве
неприменимы, так как
в воздухе от воздушников, кроме бензина,
содержатся также
терпеновые углеводороды, которые легко
окисляются и полимеризуются
в порах; адсорбента.
Кроме
предельно-допустимых концентраций
вредных веществ в атмосферном воздухе,
предприятия должны руководствоваться
величинами
предельно-допустимых выбросов в единицу
времени (ПДВ).
Нормативы ПДВ утверждаются для каждого
предприятия отдельно с таким расчетом,
чтобы после смешения выбросов
с приземным слоем воздуха концентрация
вредных веществ в
этом слое не превышала ПДК.
Помимо
выбросов в атмосферу, вредные вещества
могут попадать
через неплотности в аппаратах и в воздух
производственных
помещений. Если их концентрация в воздухе
рабочей зоны
превысит ПДК, условия труда станут
неблагоприятными. Поэтому содержание
вредных веществ в воздухе рабочей зоны
должно
систематически контролироваться.
Неблагоприятные
условия труда могут возникать и при
отклонении
параметров, характеризующих микроклимат
в рабочей
зоне, от допустимых величин, установленных
ГОСТом 12.1.005—76.
Этими параметрами являются температура,
влажность
и подвижность (скорость движения)
воздуха.
При
надлежащей герметизации и теплоизоляции
аппаратуры
и эффективной работе вентиляционных
систем воздух рабочей
зоны соответствует установленным
санитарно-гигиеническим
требованиям. Например, в производстве
этилацетата на рабочем
месте аппаратчиков обычно обнаруживается
около 50
мг/м 3
этилацетата, в производстве бутилацетата
50—85 мг/м , т.
е. значительно ниже ПДК.
Реферат : Производство целлюлозы . Скачать бесплатно и без...
Основные технологии получения целлюлозы
Реферат : Целлюлозо–бумажное производство - BestReferat.ru
Технология изготовления и получения целлюлозы и ее...
Технология переработки древесины: получение технической ...
Написать Сочинение Про Петра И Февронию
Сколько Стоит Пиво Эссе В Пятерочке
Систематический Обзор И Метаанализ Реферат
Благородный Разбойник Сочинение 6 Класс
Жизнь Листочка Сочинение На Тему