25. Промывка сульфатной целлюлозы и других полуфабрикатов, получаемых щелочными метрдами варки, по сравнению с промывкой сульфитных полуфабрикатов протекает значительно труднее и осложняется обильным пенообразованием из-за наличия в черном щелоке поверхностно-активных веществ (ПАВ). В качестве ПАВ выступают натриевые соли смоляных и жирных кислот (сульфатное мыло), продукты растворения экстрактивных веществ при щелочной варке. Поэтому для промывки сульфатной целлюлозы требуется применение более сложных схем и оборудования.

Промывка целлюлозы в настоящее время осуществляется высокопроизводительным непрерывным методом на барабанных фильтрах и в диффузорах непрерывного действия. Промывка в диффузорах периодического действия, являвшаяся основным методом промывки до середины 50-х годов, теперь встречается редко.

Промывка на барабанных фильтрах. Барабанный фильтр состоит из ванны и вращающегося в ней барабана, цилиндрическая поверхность которого выполнена из перфорированных стальных листов и обтянута снаружи мелкой (фильтрующей) сеткой. Принцип работы всех фильтров одинаков и заключается в отделении щелоков и промывной жидкости от слоя целлюлозной массы, формируемой на поверхности барабана, путем фильтрации жидкости через слой массы и сетку внутрь барабана при его вращении.

Барабанные фильтры имеют различную фильтрующую поверхность от 20 до 80 м^2 . Производительность фильтров определяется съемом волокна с 1 м^2 фильтрующей поверхности. Съем массы при промывке целлюлозы нормального выхода составляет 7—8 т с 1 м^2 в сутки. К основным недостаткам барабанных фильтров относятся: громоздкость промывных установок, неравномерность промывки, исключение диффузионной промывки, плохое обезвоживание из-за пенообразования.

Поскольку отделить отработанный щелок от целлюлозной массы трудно, а полностью практически невозможно, то для отбора органических веществ щелока до 90 % и выше применяют многоступенчатые промывные установки. Во всех промывных установках осуществляется непрерывная противоточная схема, в которой целлюлозная масса движется навстречу промывной жидкости.

Промывка массы в диффузоре непрерывного действия. Этот метод промывки, предложенный фирмой Камюр, лишен недостатков характерных для барабанных фильтров. Промывка в диффузорах происходит при стабильной и высокой концентрации, в равномерном слое массы и при равномерном распределении промывной жидкости, при высокой температуре без доступа воздуха и при продолжительности вытеснения щелока, в 60 раз превышающей таковую для фильтров.

Диффузор непрерывного действия (рис 18) состоит из корпуса, внутри которого на расстоянии 350—450 мм концентрично расположены цилиндрические сита, имеющие сложное устройство.

Масса из варочного аппарата концентрацией 10—12 % подается в диффузор снизу и медленно движется вверх в кольцевые пространства между ситами. Промывная жидкость поступает в зону промывки массы через сопла, движущиеся по окружности в массе посредине между ситами. Жидкость по выходе из сопла диффундирует в радиальном направлении через массу к ситам, вытесняя щелок из массы. Фильтрат отводится через сита под небольшим вакуумом, причем в зависимости от места отбора щелока крепость его неодинакова. Промытая масса в верхней части диффузора непрерывно удаляется разгрузочными скребками в бассейн промытой массы.

Последним развитием конструкции диффузоров является 2-ступенчатый диффузор, в котором осуществляется эффективная 2-ступенчатая противоточная промывка целлюлозы.

Промывка массы методом отжима в прессах. Этот метод получил наибольшее распространение для промывки ЦВВ и полуцеллюлозы. Промывка в прессах организуется в несколько ступеней. Крепкий щелок из массы концентрацией 8— 12 % отжимается на первой ступени, затем сгущенная масса разбавляется слабым щелоком до той же концентрации, отжимается в следующем прессе и т. д. Перед последней ступенью промывки масса разбавляется свежей горячей водой. Показатели работы промывного отдела представлены в табл. 6.

26.27.Очистка целлюлозы. Назначение и общие принципы очистки целлюлозы. Целлюлозная масса, получаемая в результате варки, древесная и макулатурная масса всегда содержат загрязнения, имеющие различное происхождение, форму и размеры. Перечисленные волокнистые массы также очень неоднородны по размеру волокон. Загрязнения или сор разделяют на органические (сучки, непровар, щепки, костра, частички коры, луб,) и минеральные (песок, частички угля, металлические включения,). Кроме того, для многих видов целлюлозы недопустимо присутствие мелких волокон (мелочи)—о брывков трахеид, сердцевинных лучей и смоляных ходов, являющихся носителями вредной смолы, а также частичек эмульгированной смолы. Перечисленные загрязнения не только ухудшают внешний вид волокнистых полуфабрикатов

но и существенно затрудняют их дальнейшую переработку. Поэтому более полное отделение всех загрязнений от волокон, -а в некоторых случаях также повышение размерной однородности волокнистой массы фракционированием (отделением мелочи) являются назначением очистки волокнистой массы.

Очистка волокнистой массы от сора происходит в сортировках различных конструкций. Процесс сортирования включает: грубое сортирование — отделение сучков, непровара и щепок; тонкое сортирование— от деление костры, частиц коры, луба и пучков волокон; отделение от массы минеральных загрязнений; фракционирование целлюлозы — отделение от массы мелочи и частичек смолы (характерно для очистки сульфитной целлюлозы). Все виды сортирования осуществляют в две-три ступени. Сортирование целлюлозы чаще проводят после промывки массы. Однако при промывке сульфатной целлюлозы сортирование можно осуществлять и перед промывкой (так называемое горячее сортирование).

Схемы очистки целлюлозы. Очистку целлюлозы осуществляют в очистных цехах целлюлозных заводов по многоступенчатой схеме. Во всех технологических схемах сохраняется непрерывный многоступенчатый принцип очистки, но сами схемы могут быть различны в зависимости от вида очищаемой массы, а также от типа применяемого оборудования. Последовательность очистки следующая: грубое сортирование, выполняемое на вибрационных и центробежных сучколовителях; тонкое сортирование, чаще всего выполняемое в центробежных сортировках или вертикальных сортировках давления и вихревых очистителях (центриклинерах). В сортировках из целлюлозы удаляют большую часть костры — основной вид сора целлюлозной массы, а также луб, мелкий непровар и частично кору. В центриклинерах из целлюлозы удаляют песок, частицы цемента, кору, оставшуюся костру и луб. Сортирование на сучколовителях и сортировках выполняется обычно в две, а в центриклинерах—в три ступени.

Характерной особенностью очистки сульфитной целлюлозы является наличие в схеме смолоотделителей для удаления смолы с мелким волокном. На рис. 19 показана схема промывки и очистки небеленой сульфатной целлюлозы. Целлюлозная масса из бассейна перед промывкой поступает на грубое сортирование в сучколовитель. Пройдя сучколовитель первой ступени, отсортированная, масса подается на промывку. Отходы направляются на сучколовитель второй ступени, после которого дополнительно отсортированная масса возвращается в бассейн и поступает на повторное грубое сортирование, а отходы объединяются с отходами от сортировок второй ступени тонкого сортирования и общим потоком направляются на переработку.

Промытая масса из бассейна подается непосредственно на тонкое сортирование, осуществляемое вначале в две ступени в сортировках, а затем в четыре ступени в центриклинерных установках. Поток отсортированной массы после сортировок первой ступени собирается в бассейне, откуда направляется на первую ступень центриклинеров. Пройдя их, масса поступает на вторую ступень центриклинеров, откуда поток очищенной массы, предварительно сгущенный на сгустителе, перекачивается насосом в бассейн высокой концентрации. Поток отходов от сортировок первой ступени сортируется в сортировках второй ступени. Отсортированная масса присоединяется к потоку массы на тонкое сортирование. Поток отходов центриклинеров первой ступени объединяется с отходами четвертой ступени и направляется в сток. Отходы центриклинеров второй ступени сортируются на третьей ступени. Отсортированная масса присоединяется к потоку очищенной массы, а отходы сортируются на четвертой ступени. Отсортированная масса из четвертой ступени повторно сортируется на третьей ступени, а отходы направляются в сток.

28.Отбелка

Цель отбелки (О) – повыш-е белизны Ц и придание ей опред-х физ-хим св-в. Белизна опр-ся её способ-ю отражать монохроматический состав по сравнению с известным стандартом, в кач-ве кот. исп-ют покрытые барием пластины. Повыш-е белизны достигается путём обесцвеч-я окрашив-ых вещ-в, или их удалением. Цвет небел. Ц обусловлен остат-м лигнином (Л), содерж. различ. хромофорные группы (их св-ва зависят от способа варки Ц).

Белизна СФА Ц 23-28%, а СФИ Ц 60-80%. Это связано с тем, что при СФА варке в рез-те отщепления метоксильных групп обр-ся деметилированный Л, кот. на воздухе окисл-ся и превр-ся в темноокраш. хинон.

При О Ц для бумаги стремятся достичь высокую белизну (89-90%) при сохр-ии мех. проч-ти п/фабрикатов. При О Ц для хим. переработки помимо высокой белизны (90-95%) уд-ют гемиЦ для получения п/фабрикатов с высоким сод-ем α-Ц и пониженной вязкостью.

Все сущ-ие способы О в завис-ти от реагентов делятся на 3 группы:

1. с исп-ем хлора и его соед-ий. Cl₂ и NaOCl

2. без исп-ия молекул Cl₂, но с ClO₂ – ECF

3. исп-я O_2, O₃, H₂O₂ – TCF

Современные схемы О – многоступенчатые, в них исп-ся сочетание последовательных обработок разными реагентами.

CL2— ядовитый газ желто-зеленого цвета, обладающий резким запахом и удушающими свойствами. В 2,5 раза тяжелее воздуха, хорошо растворяется в воде, образуя хлорную воду. При 0°С и давлении 0,37 МПа превращается в жидкость. На целлюлозные заводы хлор поступает в жидком виде в стальных баллонах или вагоиах-цистернах, где находится под давлением 1,5 МПа. В производство хлор подается в газообразном виде.

2) NaOCl

Это соль HOCl. Пол-ют при насыщ-ии р-ра соды или NaOH хлором. Водные р-ры гипохлорита предст-ют собой равновесную систему, в кот. присут-ет . Состав р-ра NaOCl опр-ся pH р-ра.

Р-ры NaOCl склонны к саморазл-ю, чему способ-ют ↑t⁰, степень разбавл-я, солнеч. свет. В рез-те разл-я NaOCl обр-ся хлораты (ClO₃^-) и хлориты (ClO₂^-), не явл-ся О-ми элем-ми.

Гипохлорир-е может пров-ся только при 38..42⁰С.

3) ClO₂

Токсичный дурнопахн. газ оранж.-жёлт. цвета. При -11⁰С и атм. давл. сжиж-ся в жид-ть крас. цвета.

Газообр-ый ClO₂ разлаг-ся на Cl и O со взрывом, поэтому примен-ся ClO₂ в виде р-ра с конц-ией 10 г/л ед. ClO₂.

Пол-ют путём восст-я и по месту пр-ва Ц с пом-ю (методом Мэтисона), метанолом (метод Сольвея), соляной к-той, NaOCl-ом, H₂O₂.

Водные р-ры ClO₂ устойчивы в кислой среде.

При пов-ии pH ClO₂ гидролиз-ся с обр-ем HClO₃ и HCl кислот.

ClO₂ – самый эффект-ый О-ий реагент, т.к., участ-я в р-иях окисл-я, выд-ет 2,5 эквивалента O на моль ClO₂.

4) O₂

С начала 70-х явл-ся важ. делигниф-м реагентом. Осн. способ пол-я – раздел-е предварит-но сжиж-го воздуха путём низкотемпер-ой перегонки (ректификации). Плохо раств-ся в воде: 0,031 нм³/м³ воды при 21⁰С.

5) H₂O₂

Прозрач. бесцвет. жид-ть. Исп-ся только в виде водных р-ров и смеш-ся с водой в любом соотн-ии. При pH=1,2 в чистом виде – отн-но стабильное соед-ие. Разл-е р-ра H₂O₂ происх. в присут-ии металлов переменной валент-ти. Р-ия происх. с выд-ем H₂O и O₂ и огром. кол-ва тепла. Кол-во выд-ся O₂ зависит от конц-ии H₂O₂=20..50%

H₂O₂→ H₂O+ O₂↑+Q

Осн-ой способ пол-я – антрахинонный, осн. сырьём для кот явл-ся H₂, O₂ и антрахинон.