Целлюлозно-бумажные комбинаты и производители целлюлозы и бумаги. Составляющие подотрасли целлюлозно - бумажной промышленности

Итоги показали, что те предприятия, которые проводят комплексную переработку древесины, оказались более успешными и устойчивыми к переменам в экономике, чем однопрофильные предприятия. Несмотря на невысокий рост развития, целлюлозно-бумажная сфера приносила больше дохода и показала экономические показатели выше, если сравнить с остальными сферами лесного сектора.

После предыдущего кризисной времени целлюлозно-бумажная промышленность в основном восстанавливалась модернизации организаций, занимающихся этой отраслью. Поскольку у предприятий нет возможности получать недорогой кредит на долгий срок, мероприятия, планируемые для того, чтобы повысить конкурентоспособность продукции в данной отрасли, внедрять новые технологии, снижать потребление энергии, улучшить экологию технологических процессов. Именно это является причиной, наряду с пассивными участием государства в развитии необходимых инфраструктур для новостроек, тому, что новых организаций в данной сфере немного. Эти факторы не самым лучшим образом сказываются на развитии целлюлозно-бумажной сферы в нашей стране и роста уровня конкурентоспособности отечественных предприятий на внешнем рынке.

Перспективы развития целлюлозно-бумажной сферы в нашей стране

Несмотря на все вышесказанное, работая в условиях кризиса, организации смогли выжить, выявляя главнейшие приоритеты в работе. Ниже представлены самые важные из них:

• Необходимость оптимизировать процесс производства
• Повысить качество производимой продукции для того, чтобы та стала конкурентоспособной на внутреннем и мировом рынке
• Внедрение новых технологий для модернизации производственного процесса
• Расширение и обновление ассортимента производимой продукции

Развитие и восстановление отечественной целлюлозно-бумажной сферы в большей мере зависит от ситуации в рынке волокна и бумаги для газет. Эти рынки освоены отечественными предприятиями.

Однако данная перспектива не приносит положительные плоды, поскольку есть ряд проблем, связанных с расширением продукции, выпуском производимой продукции, которая сможет заменить импортную, поиском неосвоенных рынков для сбыта.

Неопределенная экономическая ситуация и современное отношение к экологии требуют создание новой стратегии, которая будет идеально подходить к современным реалиям и будет соответствовать таким требованиям, как:

• Создание условий для того, чтобы у инвесторов появился стимул делать долгосрочные инвестиции
• Координация усилий в дальнейшем развитии отрасли

Судя по результатам Министерства экономики развития Российской Федерации за последние несколько лет индекс промышленного производства - 104 процента. Из всей целлюлозы по варке, которая производится в стране, приблизительно 63 процента производители целлюлозы используют с целью производить продукцию более высшей переделки, такую как бумага, картон и другие изделия. 37 процентов составляет товарная целлюлоза как для потребления внутри страны, так и для внешнего рынка.

Если сравнить итоги нескольких последних лет, то можно увидеть, что производство картона стало больше, а производство бумаги, наоборот, сократилось. Большую долю составляет производство газет и книг - пятьдесят один и десять с половиной процентов соответственно.

Внешняя экономическая деятельность

В период кризиса из отечественного производства целлюлозно-бумажная сфера не отступила от своих позиций и была рентабельной. Экономические показатели по целлюлозно-бумажной сфере были гораздо выше, чем остальные отрасли лесного сектора.

В сегодняшнее время в нашей стране функционируют примерно сорок предприятий, которые производят целлюлозу. В основном они являются частью лесопромышленного холдинга. Семь самых крупных предприятия обеспечивают примерно семьдесят процентов всего объема производимой целлюлозы. Такими предприятиями являются, к примеру, Архангельский целлюлозно-бумажный комплекс, Котласский целлюлозно-бумажный комплекс и другие. Большая часть предприятий являются частью зарубежных организаций.

Восемьдесят процента товарной целлюлозы и пятьдесят процентов картона и бумаги, которая производится в нашей стране, экспортируется. Это главный резерв для успешного развития этой сферы.

В Соединенных Штатах Америки с расчетом на год на 1 человека приходится 347 килограммов потребляемой бумажной продукции, в Бельгии - триста двадцать один килограмм. В нашей стране эта цифра составляет только 18,2 килограмма. Раньше Россия была на четвертом месте на планете по объему производимой бумаги и картона, однако с 2003 года ее позиция снизилась до восемнадцатого места.

Отечественные предприятия обладают всеми необходимыми преимуществами - и с позиции себестоимости сырья, и с позиции себестоимости энергетического компонента. Хвойное сырье в России в три раза дешевле главных стран-конкурентов. Что касается лиственной древесины, то она стоит еще дешевле.

Приблизительно на треть дешевле обходится электроэнергия, если сравнить с основными конкурентными странами. Разница между стоимостями топлива, необходимого для того, чтобы получать пар и генерировать электричество, в Российской Федерации и других странах-конкурентах составляет примерно шестьдесят шесть процентов. Помимо всего прочего, в нашей стране расходы на персонал в целлюлозно-бумажной промышленности ниже, чем в других странах.

Причины невысокой конкурентоспособности

При всех вышеуказанных преимуществах есть и ряд недостатков, из-за чего конкурентоспособность отечественных предприятий находится на невысоком уровне.

• предприятия терпят большие потери из-за высокого удельного расхода ресурсов
• организация производства не является эффективной

Из-за указанных причин конкурентоспособность падает. Большинство отечественных предприятий не модернизировали технологии и оборудование. Они используют оборудование прошлого столетия, что не самым положительным образом влияет на эффективность производства и качество производимой продукции. Также остро чувствуется недостаточность инвестиций в данную сферу, что помогло бы предприятиям усовершенствовать оборудование и, как следствие, технологию производства и качество производимой продукции.

Конечно же, российские предприятия все еще имеют конкурентное преимущество в виде небольшой себестоимости производства, однако данное преимущество с каждым годом теряет свою актуальность. В современное время, в особенности во время кризисной и посткризисной экономической ситуации отечественной целлюлозно-бумажной промышленности нужно более тщательно анализировать все преимущества, которые повышают конкурентоспособность отрасли, и по итогам анализа построить новую стратегию, отвечающую стандартам современной реалии.

Несмотря на все вышесказанное, инвестиций в данной отрасли не хватает. Основными причинами этого являются:

• неразвитая начальная инфраструктура в тех регионах России, где много лесов - транспортные пути, необходимые для перевозки, электричество, коммуникации
• государство принимает неактивное участие в решение проблем, существующих в данной отрасли

Именно по данным трудноразрешимым причинам инвесторы не желают делать долгосрочные инвестиции в лесной сфере. Для примера: чтобы производить коробочный картон, которые необходим для внутреннего и внешнего рынка, объемом в 1 миллион 360 тысяч тонн нужно инвестировать минимум 1 миллиард 350 миллионов долларов США.

Прогнозы Министерства экономики развития Российской Федерации также не обнадеживают. К 2020г. произойдет снижение роста производства в целлюлозно-бумажной отрасли, издательской и полиграфической деятельности примерно на три процента.

Ситуация в сфере производства картона и бумаги

Если анализировать ситуацию с потреблением картона и бумаги в нашей стране, то на человека в год приходится 53,8 килограммов (для примера, в Соединенных Штатах Америки эта цифра - 347 килограммов, а в Финляндии - четыреста тридцать два килограмма).

Как показывает статистика, основанная на опыте шестидесяти стран на Земле, когда ВВП страны на душу населения растет на один процент, объем потребления картона и бумаги растет приблизительно на 1,4 процента при условиях одинаковой численности населения страны.

Инвестиции и производственные технологии

В настоящее время объем потребления среднегодовой мощности в целлюлозно-бумажной сфере составляет приблизительно восемьдесят процентов, в сфере производства картона любого типа - приблизительно от восьмидесяти пяти до девяноста процентов. Однако по различным отдельно взятым продукциям, к примеру тарного картона, данные цифры гораздо выше. На данный момент объем потребления снова растет. Есть предприятия, где данная цифра достигла от девяносто двух до девяносто пяти процентов.

Проблемой остается технологическое оборудование отечественных предприятий. Большинство оборудования (от семидесяти до девяноста процентов) покупалось заграницей более чем пятнадцать лет назад. С тех пор ни разу оборудование не модернизировалось. Многие варочные установки непрерывного действия (приблизительно восемьдесят процентов) эксплуатируются более двадцати пяти лет, а пятьдесят процентов варочных котлов периодического действия - более сорока пяти лет. Современным стандартам соответствует лишь десять процентов основного производственного оборудования.

Если и в ближайшие несколько лет будет острая нехватка инвестирования в современные производственные оборудования, то отечественные предприятиям грозят серьезные проблемы, которые будут тормозить производство в целлюлозно-бумажной сфере и повлияют на понижение конкурентоспособности производимой продукции в этой сфере.

В последние несколько лет благодаря действиям руководства страны целлюлозно-бумажная отрасль снизила экспорт сырья, это сразу же привлекло внимание иностранных инвесторов. Такой интерес мог бы стать началом успешного развития отрасли и решения всех проблем с технологическим оборудованием, однако в этому году экономический кризис стал помехой этому.

Но, несмотря на это, некоторые иностранные компании по производству картона и бумаги все же вышли на отечественный рынок. К примеру, такие лидер в данной отрасли, как американская компания International Paper, который наполовину контролирует 4 больших холдинга по производству продукций целлюлозно-бумажной отрасли - Котласский, Братский, Усть-Лимский и Санкт-Петербургский целлюлозно-бумажные комплексы.

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
комплексная отрасль экономики, что обусловлено своеобразием ее производственных процессов. Существует свыше 5000 сортов или типов бумаги, которые обычно делят на три основных класса: 1) собственно бумага, например оберточная, гигиеническая, писчая и печатная; 2) картон, например, используемый для производства бумажной тары; 3) строительный (изоляционный, облицовочный) картон, применяемый главным образом в строительстве. Благодаря технологической близости процессов производства сырья (балансовой древесины и древесной массы) и конечного продукта (бумаги и картона) эта отрасль хозяйства с течением времени становилась все более интегрированной и автономной: изготовитель готовой бумаги обычно является также изготовителем бумажной массы, из которой делается бумага, и заготовителем балансовой древесины, из которой получают бумажную массу.

ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ
Бумагоделательные машины. Существует два типа машин для изготовления бумаги и картона - плоскосеточные (столовые) и круглосеточные (цилиндровые). Плоскосеточные используются для изготовления однослойной бумаги, цилиндровые - многослойного картона. Созданы многочисленные механизмы и приспособления к указанным базовым машинам для получения различных сортов бумаги и картона.
Плоскосеточная машина. Секция отлива бумажного полотна плоскосеточной машины представляет собой натянутую равномерную проволочную сетку длиной 15 м и более. Взвешенные в воде волокна (с концентрацией примерно 0,5% от твердой бумажной массы) наливаются на переднюю часть движущейся сетки через устройство, называемое напорным ящиком. Большая часть воды дренирует через сетку в процессе ее движения, а волокна сбиваются в слабое влажное полотно. Это полотно перемещается шерстяными сукнами между несколькими наборами валов, которые отжимают воду. Секция прессов с отсасывающими ящиками, сеткой и ее несущими компонентами составляет мокрое отделение машины. После этого полотно бумаги поступает в сушильную часть бумагоделательной машины. Обычное сушильное устройство состоит из ряда полых цилиндров диаметром ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ1,2 м, которые нагреваются изнутри паром. Каждый сушильный цилиндр обтянут толстым грубым сукном, обеспечивающим сушку и перенос влажного полотна к очередному цилиндру; воды удаляется все больше, пока не останется 5-10%. После этого бумажное полотно поступает в отделочную часть. Здесь один или несколько каландров гладят бумагу; каландры представляют собой вертикальный ряд валов из отбеленного чугуна. Полотно направляется в просвет-зажим между верхними двумя валами и пропускается через каждый просвет до самого низа. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, плотным и равномерным по толщине. Затем полотно разрезается на полосы нужной ширины и наматывается в рулоны. Рулоны направляются в типографию, на перерабатывающее предприятие или в другое отделение того же завода для мелования, разрезания на листы или переработки в другой продукт. Ширина плоскосеточной машины может составлять от 30 до 760 см. Рабочая скорость достигает 900 м/мин. Имеется разновидность плоскосеточной машины, где полотно высушивается на нагретом тщательно полированном валу диаметром 3-3,6 м. Эта машина предназначена специально для изготовления папиросной бумаги.
Цилиндровая машина. Цилиндровая (круглосеточная) машина отличается от плоскосеточной тем, что в ней секция отлива бумаги представляет собой цилиндр, обернутый сеткой. Этот цилиндр вращается в ванне, заполненной суспензией волокон. Вода дренирует через сетку, оставляя своеобразный мат из волокон, который снимается шерстяным сукном при контакте с верхней частью цилиндра. Помещая несколько ванн в ряд и используя то же самое сукно для удаления собранных в мат волокон от каждой ванны последовательно, можно получить слоистую структуру; толщина этого листа, или картона, лимитируется числом цилиндров и мощностью сушки. Остаточная вода удаляется пропусканием полотна через прессовые и сушильные секции, аналогичные используемым на плоскосеточной машине. Центробежное действие вращающегося цилиндра стремится сбросить находящиеся на нем волокна. Это вынуждает ограничивать скорости работы ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ150 м/мин. Первичное полотно, снимаемое сукном, получается довольно слабым, но в комбинации с другими и путем варьирования типов волокна можно получить прочный продукт. Как плоскосеточная, так и цилиндровая машины могут быть использованы в производстве бумаги и картона с машинным способом мелования. Получающееся при этом бумажное полотно после резки пригодно для высококачественной печати.
ПРОИЗВОДСТВО БУМАЖНОЙ МАССЫ
Сырьем для бумажной массы служат древесина и другие богатые целлюлозой материалы. Нередко предприятия по производству целлюлозы и бумаги составляют одно целое. Перерабатывающие цеха или заводы превращают бумажную массу в бумагу и картон, из которых изготавливаются такие предметы, как конверты, вощеная бумага, упаковка для пищевых продуктов, наклейки, коробки и многое другое.

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ" в других словарях:

Отрасль промышленности, выпускающая различные виды волокнистых полуфабрикатов (в т. ч. сульфитную и сульфатную целлюлозу), бумагу, картон и изделия из них. Основное сырье древесина хвойных (ель, сосна, пихта, лиственница) и лиственных (осина, бук … Большой Энциклопедический словарь

Отрасль промышленности, выпускающая различные виды волокнистых полуфабрикатов (в том числе сульфитную и сульфатную целлюлозу), бумагу, картон и изделия из них. Основное сырьё древесина хвойных (ель, сосна, пихта, лиственница) и лиственных (осина … Энциклопедический словарь

Целлюлозно бумажное производство процесс, направленный на получение целлюлозы, бумаги, картона и других сопутствующих продуктов конечного или промежуточного передела. История появления Впервые бумага упоминается в китайских летописях в 12 г до н … Википедия

Отрасль промышленности, выпускающая различные виды бумаги (См. Бумага), Картона и изделий из них, целлюлозу (См. Целлюлоза), изоляционные волокнистые и твёрдые древесно волокнистые плиты. Побочными продуктами отрасли являются этиловый… …

- (ЦБП России) отрасль российской промышленности. Основными продуктами отрасли являются целлюлоза, бумага и картон. Наличие отрасли обусловлено большими запасами леса. Содержание 1 История 2 Корпорации ЦБП … Википедия

Экономический очерк. Целлюлозно-бумажная промышленность - Экономический очерк. Целлюлозно бумажная промышленностьДоля целлюлозно бумажной промышленности в общей стоимости продукции обрабатывающей промышленности Латинской Америки выросла с 2,4% в 1950 до 4,9% в 1975. Почти всё производство бумаги и… … Энциклопедический справочник «Латинская Америка»

Африка. Экономический очерк. Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность - Стала активно развиваться в 1960 70 е гг. в странах Западной и Центральной Африки. В ряде стран (Конго, Камерун, БСК) в 70 е гг. были приняты специальные законы, обязывающие лесозаготовительные фирмы перерабатывать на месте от 30 до 60%… … Энциклопедический справочник «Африка»

Большая советская энциклопедия

I Бумажная промышленность см. Целлюлозно бумажная промышленность. II Бумажная промышленность («Бумажная промышленность»,) ежемесячный научно технический и производственный журнал, орган Министерства целлюлозно бумажной… … Большая советская энциклопедия, А. В. Миронов. В работе исследованы тенденции развития целлюлозно-бумажной промышленности в России. Проведён анализ производственных и финансовых результатов деятельности целлюлозно-бумажных комбинатов.… электронная книга

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Целлюлозно-бумажная промышленность

Введение

1. Общая характеристика отрасли

2. Особенности потоков сырья, вспомогательных материалов, потребление энергии, формирования отходов на предприятиях

3. Воздействие на элементы среды

4. Основные приемы по обеспечению экологической безопасности

Заключение

Библиографический список

Введение

Целлюлозно-бумажная промышленность относится к ведущим отраслям народного хозяйства, так как Россия располагает огромными лесосырьевыми ресурсами. Кроме того, велика потребность в продукции этой отрасли, как в России, так и за рубежом, и это определяет большой объём выпускаемой продукции. Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов (в т.ч. сульфитная и сульфатная целлюлоза), бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др.

С другой стороны, чем больше отрасль, тем сильнее её воздействие на окружающую среду. И действительно, по воздействию на окружающую среду эта отрасль остаётся одной из проблемных по величине токсичных выбросов в атмосферу и сбросов в воду, и экологической опасности для природной среды (http://prom-ecologi.ru).

1. Общая характеристика отрасли

Целлюлозно-бумажная промышленность - одна из наиболее важных отраслей РФ. Она составляет 1,24% от объема промышленной продукции России и около 2% от мирового производства. Но обладая такими возможностями и потенциалами, как в нашей стране, эти цифры должны быть на уровне 12 - 15 %.

Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) - наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них.

Эта отрасль отличается:

· Высокой материалоёмкостью: для получения 1 т целлюлозы необходимо в среднем 5-6 куб. древесины;

· Большой водоёмкостью: на 1 т целлюлозы расходуется в среднем 350 куб.м. воды;

· Значительной энергоёмкостью: 1 т продукции требует в среднем 2000 кВт/ч.

При строительстве крупных ЦБП очень важным условием является наличие надежного источника водоснабжения, хороших условий сброса сточных вод, их очистка и обеспечение чистоты воздушного бассейна.

ЦБП является высококонцентрированной отраслью промышленности. На 8 предприятиях производится более 70 % российской целлюлозы и бумаги, а также более 50 % картона.

Состояние ЦБП России характеризуется высокой степенью износа оборудования, значительным количеством небольших предприятий, оснащенных устаревшим оборудованием небольшой единичной мощности, производящих продукцию ограниченного спроса. На многих предприятиях используются энергоемкие и экологически устаревшие технологии с высоким потреблением древесного сырья, химикатов, энергоресурсов, воды. Не созданы благоприятные условия для значительного вовлечения в переработку вторичного бумажного сырья. Назрела настоятельная необходимость в значительном техническом переоснащении действующих производств отрасли.

2. Особенности потоков сырья, вспомогательных материалов, потребление энергии, формирования отходов на предприятиях

Производство бумаги

Бумагоделательные машины. Существует два типа машин для изготовления бумаги и картона - плоскосеточные (столовые) и круглосеточные (цилиндровые). Плоскосеточные используются для изготовления однослойной бумаги, цилиндровые - многослойного картона. Созданы многочисленные механизмы и приспособления к указанным базовым машинам для получения различных сортов бумаги и картона.

Плоскосеточная машина. Секция отлива бумажного полотна плоскосеточной машины представляет собой натянутую равномерную проволочную сетку длиной 15 м и более. Взвешенные в воде волокна (с концентрацией примерно 0,5% от твердой бумажной массы) наливаются на переднюю часть движущейся сетки через устройство, называемое напорным ящиком. Большая часть воды дренирует через сетку в процессе ее движения, а волокна сбиваются в слабое влажное полотно. Это полотно перемещается шерстяными сукнами между несколькими наборами валов, которые отжимают воду. Секция прессов с отсасывающими ящиками, сеткой и ее несущими компонентами составляет мокрое отделение машины. После этого полотно бумаги поступает в сушильную часть бумагоделательной машины. Обычное сушильное устройство состоит из ряда полых цилиндров диаметром 1,2 м, которые нагреваются изнутри паром. Каждый сушильный цилиндр обтянут толстым грубым сукном, обеспечивающим сушку и перенос влажного полотна к очередному цилиндру; воды удаляется все больше, пока не останется 5-10%. После этого бумажное полотно поступает в отделочную часть. Здесь один или несколько каландров гладят бумагу; каландры представляют собой вертикальный ряд валов из отбеленного чугуна. Полотно направляется в просвет-зажим между верхними двумя валами и пропускается через каждый просвет до самого низа. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, плотным и равномерным по толщине. Затем полотно разрезается на полосы нужной ширины и наматывается в рулоны. Рулоны направляются в типографию, на перерабатывающее предприятие или в другое отделение того же завода для мелования, разрезания на листы или переработки в другой продукт. Ширина плоскосеточной машины может составлять от 30 до 760 см. Рабочая скорость достигает 900 м/мин. Имеется разновидность плоскосеточной машины, где полотно высушивается на нагретом тщательно полированном валу диаметром 3-3,6 м. Эта машина предназначена специально для изготовления папиросной бумаги.

Цилиндровая машина. Цилиндровая (круглосеточная) машина отличается от плоскосеточной тем, что в ней секция отлива бумаги представляет собой цилиндр, обернутый сеткой. Этот цилиндр вращается в ванне, заполненной суспензией волокон. Вода дренирует через сетку, оставляя своеобразный мат из волокон, который снимается шерстяным сукном при контакте с верхней частью цилиндра. Помещая несколько ванн в ряд и используя то же самое сукно для удаления собранных в мат волокон от каждой ванны последовательно, можно получить слоистую структуру; толщина этого листа, или картона, лимитируется числом цилиндров и мощностью сушки. Остаточная вода удаляется пропусканием полотна через прессовые и сушильные секции, аналогичные используемым на плоскосеточной машине. Центробежное действие вращающегося цилиндра стремится сбросить находящиеся на нем волокна. Это вынуждает ограничивать скорости работы 150 м/мин. Первичное полотно, снимаемое сукном, получается довольно слабым, но в комбинации с другими и путем варьирования типов волокна можно получить прочный продукт. Как плоскосеточная, так и цилиндровая машины могут быть использованы в производстве бумаги и картона с машинным способом мелования. Получающееся при этом бумажное полотно после резки пригодно для высококачественной печати.

Производство бумажной массы

Сырьем для бумажной массы служат древесина и другие богатые целлюлозой материалы. Нередко предприятия по производству целлюлозы и бумаги составляют одно целое. Перерабатывающие цеха или заводы превращают бумажную массу в бумагу и картон, из которых изготавливаются такие предметы, как конверты, вощеная бумага, упаковка для пищевых продуктов, наклейки, коробки и многое другое.

Рисунок 1 - Производство бумаги

Изготовление бумаги из древесной массы

1. Балансы транспортируются к открытым торцам вращающихся барабанов и очищаются от коры в результате того, что трутся друг о друга. Очищенные балансы подаются в рубильную машину, где превращаются в мелкую щепу. Щепа варится в варочном котле примерно три с половиной часа, после чего поступает в продувочный бассейн.

2. Распыленная древесная масса пропускается через промывочный агрегат и разбрызгивается; в распределительной ванне древесные волокна, пригодные для изготовления бумаги, через фильтровальные сетки поступают в отбеливающий бассейн. Древесная масса расплющивается, а затем подвергается трепанию в рафинере, так что волокна прочнее сцепляются вместе. лесной комплекс обработка древесина

3. Суспензия примерно 99,5% воды и 0,5% массы из машинного бассейна равномерно наносится на сетку плоскосеточной бумагоделательной машины; при этом толщина бумажного полотна определяется настраиваемым лотком напорного ящика. Вода стекает через сетку в отсасывающий ящик, а вальцовые прессы и сушильные цилиндры осуществляют дальнейшее уменьшение влажности. В конце сушильного отделения при намотке на бобину бумага проглаживается каландрами. Рулон последовательно разрезается на части нужных ширины и веса и перематывается. Смотанный рулон готов к транспортировке.

Источники сырья для получения бумажной массы

Бумага и картон могут изготавливаться из любого богатого целлюлозой материала. Все шире используется макулатура; предварительно из нее удаляются типографская краска и другие примеси. Затем ее обычно смешивают со свежей целлюлозой, чтобы придать дополнительную прочность на случай использования для изготовления более высоких сортов бумаги, например книжной; без обесцвечивания макулатуру используют главным образом при производстве картона для коробок и другой тары. В некоторой степени используются также отходы тряпья, что позволяет получить высокосортную писчую бумагу, бумагу для облигаций и денежных знаков, пигментную бумагу и другие специальные ее виды. Грубый картон делается из соломенной целлюлозы. В специальных изделиях могут быть применены асбест и натуральные и синтетические волокна, такие, как лен, пенька, искусственный шелк, найлон и стекло.

Древесная масса .

Древесина является предпочтительным материалом для изготовления бумажной массы; она содержит примерно 90% волокнистого материала, используемого в производстве бумаги. В зависимости от региона и возможностей предприятия на целлюлозно-бумажный завод могут завозиться или сплавляться балансы, имеющие длину от высоты дерева до заготовок размером 1,2 м. Горбыли и отходы лесопиления тоже годятся для получения целлюлозы; при этом на лесопильном или целлюлозно-бумажном заводе их предварительно превращают в щепу.

Процессы получения бумажной массы из древесины.

Поскольку бумага может быть сделана почти из любого волокнистого материала, существует много разнообразных методов получения бумажной массы, которые различаются в соответствии с требованиями к конечному продукту. Известны, однако, три основных процесса превращения древесины в бумажную массу: механический, химический и полухимический. Бревна, поступающие на завод в неочищенном виде, должны быть очищены от коры (окорены). Затем заготовка пропускается через рубильную машину, которая разрубает ее на куски размером 6-7 см (щепу), чтобы подготовить древесину к химической обработке (это не обязательно для получения бумажной массы механическим способом).

Механический процесс.

В механическом процессе очищенные от коры бревна измельчают. При этом не происходит никакого химического изменения, и полученная древесная масса содержит все компоненты исходной древесины. Она отбеливается перекисями, но остается при этом нестабильной и со временем портится. Поскольку операция измельчения не идеально разделяет волокна, приводя к комкованию, бумага из массы, полученной механическим способом, оказывается относительно слабой. Поэтому такая древесная масса используется вместе с бумажной массой, полученной посредством химических процессов. Применение механически изготовленной массы ограничено такими продуктами из бумаги и картона, как газетная бумага и макулатурный картон, где высокие качества и прочность несущественны.

Сульфитный процесс.

Приготовление бумажной массы путем проведения сульфитного процесса требует обработки щепы в варочной жидкости, содержащей ионы бисульфита (HSO32) в комбинации с кальцием и (или) магнием, аммиаком или натрием. Комбинация кальций-магний применяется по преимуществу на целлюлозных заводах. Среди лесоматериалов предпочтение отдается ели и западному гемлоку. Получаемая древесная масса легко отбеливается и устойчива к механическому истиранию. Неотбеленная масса используется для картона, из которого изготавливают упаковку, в смеси с механически получаемой массой - для газетной бумаги, а отбеленная - для всех сортов белой бумаги, например для книг, облигаций, бумажных салфеток и высококачественной оберточной бумаги. В качестве реагента для производства бумажной массы можно использовать нейтральный сульфит натрия. Он дает бумажную массу, сходную с той, что получается при кислотно-сульфитном процессе. Однако из-за дороговизны и сложности утилизации его применение в производстве высококачественной бумажной массы химическим способом было незначительным. Более широко он используется при получении массы полухимическим способом, которая идет на изготовление гофрированного картона.

Содовый процесс.

Этот процесс представляет собой один из видов щелочных процессов. Щепа варится в растворе каустической соды, или едкого натра (NaOH). Содовая бумажная масса изготавливается главным образом из твердых пород дерева, таких, как осина, эвкалипт и тополь. Она используется по преимуществу в смеси с сульфитной массой для изготовления печатных сортов бумаги.

Сульфатный процесс.

Этот процесс также относится к щелочным. В варочную жидкость, представляющую собой раствор каустика, добавляют серу, которая ускоряет процесс изготовления массы, позволяет уменьшить рабочее давление и расход тепла и действует эффективно на все виды древесины. Сульфатный процесс применяется там, где нужна прочность продукта, например для изготовления высококачественной оберточной бумаги и картона. Среди используемых в этом процессе пород дерева доминирует сосна, имеющая длинные сильные волокна. Хотя сульфатная древесная масса отбеливается труднее, чем сульфитная, получающийся белый продукт может отличаться высоким качеством.

Полухимический процесс.

Этот процесс представляет собой комбинацию химического и механического процессов обработки. Древесина нагревается с небольшим количеством химикатов настолько, чтобы связи между волокнами ослабли. Одной из разновидностей этого процесса является холодный содовый процесс, при котором щепа подвергается слабой обработке раствором едкого натра при атмосферных давлении и температуре. После этого щепа, сохраняющая свои свойства при такой обработке, подается на истирающее устройство, которое разделяет волокна. Степень "чистоты" бумажной массы зависит от глубины химической обработки. В зависимости от используемых химикатов этот процесс подходит к любым породам дерева; химические требования здесь ниже, чем при химическом процессе, а выход - вес массы на корд древесины - выше. Поскольку клубочки волокон удаляются не полностью, качество получаемой таким способом бумажной массы при увеличении выхода снижается до качества массы, получаемой в механическом процессе.

Подготовка бумажной массы.

Процесс отбеливания не зависит от процесса получения бумажной массы. Однако существуют его разновидности, определяемые породой дерева, применяемыми химикатами и конечным продуктом. Хлор в той или другой форме является основным отбеливающим реагентом. Перекиси и бисульфиты используются для осветления при механическом получении бумажной массы. До и после отбеливания эта масса просеивается и промывается в разной последовательности до тех пор, пока не будет состоять полностью из отдельных волокон, свободных от следов химикатов. После этого полученная масса, особенно если она содержит продукты, полученные из тряпья и сульфитной бумажной массы, должна быть дополнительно расплющена. С этой целью волокна пропускаются между неподвижными ножами и ножами, смонтированными на вращающемся валу. При этом происходит трепание волокон, и их поверхностные характеристики изменяются, что позволяет получить более прочную бумагу. Далее добавляются красители, минеральные пигменты и органические материалы (клеи), которые придают влагопрочность, водонепроницаемость и облегчают адгезию типографской краски. Когда расплющивание не требуется, эти добавки могут быть введены в бумажную массу при ее подаче на бумагоделательную машину (http://www.bestreferat.ru).

3. Воздействие на элементы среды

Загрязнение атмосферы

Производство целлюлозы - крупный источник загрязнения атмосферы, характер которого обусловлен двумя основными способами производства целлюлозы - сульфитным и сульфатным. Другие способы по характеру выбросов близки к основным.

Больше всего загрязняют атмосферный воздух предприятия, производящие целлюлозу по сульфатному способу. Основная причина выделения вредных газовых соединений - это использование в технологическом процессе сульфида натрия, что приводит к образованию серосодержащих соединений сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида, диметилдисульфида, сернистый и сетный ангидрид. Все эти соединения выделяются через неплотности из большого количества аппаратов, баков и через вентиляционные трубы эти соединения выбрасываются в атмосферу.

Сульфитно - целлюлозное производство загрязняет атмосферу заметно меньше. Главным загрязнителем атмосферы здесь является сернистый ангидрид, который используется для приготовления варочной кислоты.

С загрязнением атмосферы связаны процессы отбелки как сульфитной, так и сульфатной целлюлозы. Причина - применение для отбелки целлюлозы газообразного хлора и двуокиси хлора. При получении хлора и двуокиси хлора образуются такие токсические соединения, как хлористый водород, пары ртути, сернистый ангидрид, щелочные аэрозоли.

Значительным источником загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции, необходимые для снабжения производства паром и электроэнергий. При сжигании топлива, угля, щепы дымовые газы содержат частицы золы. При сжигании высокосернистого мазута атмосферный воздух загрязняется сернистым ангидридом.

Загрязнение объектов гидросферы

Целлюлозно-бумажная промышленность одна из наиболее водоемких отраслей промышленного производства. Она расходует около 9,2 млн. м 3 воды ежесуточно. Кроме большого количества воды отрасль использует различные химикаты и топливо, которые частично в виде потерь и отходов попадают в производственные сточные воды.

Количество и степень загрязнения производственных сточных вод зависят от вида вырабатываемой продукции, мощности предприятия, совершенства технологического процесса и схемы производства.

Сточные воды предприятий ЦБП содержат огромные количества взвешенных и растворенных веществ как органического, так и неорганического происхождения. Взвешенные вещества состоят из кусочков коры, волокна, наполнителей. Растворенная органика представляет собой компоненты древесины - сахара, углеводы, лигнин, и другие. Взвешенные вещества, попадая со сточными водами в водоемы, отлагаются на дне в месте спуска сточных вод и накапливаются в огромных количествах, иногда занимая в водоеме большие площади.

Действие на биоту водоемов

Органические вещества, осевшие на дно (кора, волокно), в анаэробных условиях загнивают, выделяя вредные газы (СО 2 , СН 4 , Н 2 S), и тем самым образуют очаги вторичного загрязнения. Продукты гниения и распада веществ придают воде водоемов неприятный вкус, отравляют атмосферный воздух. При высокой концентрации газов в водоеме могут погибнуть растительность, микроорганизмы и рыбы.

Неосевшие взвешенные вещества засоряют жабры рыб, что приводит к их гибели. Сточные воды, содержащие щелока, имеют темно - коричневый цвет, что придает воде водоемов темную окраску, препятствует проникновению света на глубину, тормозит процесс фотосинтеза, уменьшает прирост органических соединений, уменьшает кормовую базу для рыб.

Происходит нарушении кислородного баланса водоемов. Растворенные в сточной воде вещества (хлор, углекислый газ, сернистый ангидрид, сероводород, метилмеркаптан), попадая в водоем, придают свежей воде неприятный запах и привкус, который сорбируется мясом рыб, и рыба становится непригодной для пищи. Летучие газы, десорбируясь из воды водоемов, загрязняют атмосферный воздух, губительно действует на окружающую растительность и здоровье человека.

Особую опасность для водоемов представляет ртуть (сточные воды хлорного завода), присутствие которой в ничтожно малых концентрациях (менее 0,001%) способствует подавлению и полному прекращению биологических процессов и делает невозможной очистку воды на сооружениях биологической очистки и в естественных водоемах. Ртутные соединения накапливаются в рыбе.

Образование твердых отходов

Долгое время кора являлась отходом и ее отвозили в отвал, на что тратились значительные средства, а для отвалов требовались большие площади. Так на одном из предприятий ЦБП под свалку коры при высоте слоя ее 5-6 м был занят участок около 20 га. При постройке в настоящее время мощных предприятий, количество коры на отдельных из них достигает 250 м 3 /час и больше. В этих условиях перевозка коры в отвал как по затратам, так и из-за невозможности выделения огромных территорий совершенно недопустима. Также твердыми отходами являются зола от сжигания топлива, шлаковые отходы.

4. Основные приемы по обеспечению экологической безопасности

Мы разобрались с тем, какие вредные и опасные вещества попадают в атмосферу, гидросферу и литосферу в процессе работы целлюлозно-бумажного комбината. Теперь необходимо разобраться, что необходимо сделать, чтобы уменьшить влияние на окружающую среду вредного производства. Для этого существуют два пути. Первый - совершенствование очистительных установок по очистке выбросов и сбросов от токсикантов. Второй - совершенствование технологического процесса производства, разработка экологически чистых методов производства, методов по уменьшению отходности предприятия и безопасных промышленных установок.

Кроме этого, необходимо затронуть вопросы переработки макулатуры, отходов бумажных фабрик (их уменьшения и переработки) и деревообрабатывающих предприятий, а также токсичности выпускаемой продукции.

Очистка от пылегазовых выбросов

Выбор метода для очистки газообразных примесей определяется в первую очередь химическими и физическими свойствами этой примеси, также оказывает влияние характер производства.

В целлюлозно-бумажной промышленности имеется достаточный выбор эффективных жидких поглотителей, что определяет широкое применение метода абсорбции для очистки от газообразных примесей.

Для очистки промышленных выбросов от вредных газообразных компонентов можно использовать различные процессы: абсорбцию, адсорбцию, химическое превращение вредных газообразных компонентов безвредные соединения.

А бсорбция

В ЦБП для поглощения газовых примесей служат, как правило, водные растворы химикатов, используемых в цикле производства, в некоторых случаях - чистая вода, а иногда и другие поглотители. Выбор поглотителя в каждом конкретном случае определяется свойствами по отношению к абсорбируемому компоненту и в основном - условиями равновесия компонента над поглотителем.

Адсорбция

Наиболее распространенные адсорбенты: активный уголь, силикагель, алюмогель, цеолиты, минеральные адсорбенты.

Адсорбционные установки непрерывного действия бывают с движущимся поглотителем и с неподвижным его слоем. Адсорбер непрерывного действия представляет собой колонну, в которой сверху вниз под действием силы тяжести движется адсорбент. Он проходит зоны охлаждения, поглощения, нагрева и десорбции.

Окислительные процессы

К ним относятся сухие и мокрые окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения. Очень часто окислительные процессы используют для очистки газов от сернистых соединений.

Очистка сбросов в гидросферу с ЦБК.

Наиболее эффективным следует считать включение в технологический процесс замкнутой системы водоснабжения ЦБК, где вода многократно проходит технологический цикл. После каждого цикла производится её очистка и отстаивание. Воду необходимо очищать от волокон, наполнителей, клейких веществ, загрязнений различными примесями и остаточными химикатами. Обработка воды осуществляется в несколько операций: сортирование, очистка, флотация, промывка. Одним из действенных методов очистки воды является её фильтрация через фильтр, но метод ограничен величиной дисперсности фильтра и наличием загрязнителей, диаметр молекул которых, меньше диаметра молекул воды. Другой метод - отстаивание воды позволяет только удалить взвешенные частицы. Также часто используются химические методы очистки сточных вод, где в воду добавляют химические вещества, которые вступают в химические реакции с загрязнителями, что приводит к их разложению до безопасных компонентов, нейтрализации либо выпадению в осадок. Существуют также биологические методы очистки, связанные со способностью некоторых организмов (бактерий, водорослей, микроорганизмов и др.) аккумулировать и перерабатывать отдельные химические соединения и элементы.

Очистка сточных вод

Методы обезвреживания и очистки СВ:

· очистка и повторное использование воды;

· обезвоживание ила и шлама;

· выпаривание СВ;

· осаждение, флокуляция, фильтрование твердых частиц;

· нейтрализация кислых или щелочных СВ;

· использование очищенных СВ в сельском хозяйстве;

· денитрификация СВ.

Очистка сточных вод ЦБП

Внутренние методы очистки:

1. Фильтры

2. Отстойники

3. Седифлоторы

4. Осветлители

5. Скрубберы

Внеплощадочные методы очистки :

1. Механическая очистка

· Решетки

· Радиальные отстойники

2. Биологическая очистка

· В естественных условиях (почва или водоем)

· Аэротенки

3. Химическая очистка

Утилизация твердых отходов

Сжигание коры и щелоков существенным образом сокращает расход натурального топлива и позволяет около 30% потребного для предприятий пара получать от их сжигания. Каждая тонна влажной коры при сжигании по тепловому эффекту заменяет 0,2-0,25т условного топлива. Кору можно использовать для процесса пиролиза и получать на выходе биотопливо. Кора используется также в качестве фильтрующего материала при изготовлении дешевых сорбентов, строительных материалов и изделий с применением вяжущих и клеевых веществ, для получения дубильных веществ. Производство из коры топливных брикетов включает в себя ее измельчение, обезвоживание и брикетирование. Технико-экономические расчеты показывают, что производство из древесной коры топливных брикетов экономически целесообразно. Кора - это ценное сырье для получения дубильных экстрактов. Ее надо правильно хранить и быстро отправлять на переработку, пока дубильные вещества не разрушились под воздействием микроорганизмов (http://dic.academic.ru).

Проблема утилизации отходов целлюлозно-бумажной промышленности и переработки макулатуры.

Очень остро стоит в настоящее время проблема отходности целлюлозно-бумажных комбинатов. Многотонные отходы этих предприятий складируются, занимая большие площади и отрицательно воздействуя на окружающую среду.

Наиболее остро в настоящее время стоит проблема утилизации лигнина и шламов.

Основными методами борьбы с отходами являются их сжигание либо переработка с целью получения полезных продуктов. Факторами ограничивающими возможность термической утилизации отходов являются высокая загрязнённость, низкая температура плавления некоторых отходов, наличие крупногабаритных включений и значительных колебаний насыпной плотности сжигаемых отходов. К приемлемым технологиям сжигания относят колосниковое сжигание и сжигание в кипящем слое. Основным достоинством же термических методов является их относительно низкая стоимость. Переработка отходов бумажных фабрик эффективна сточки зрения экологии, но убыточна по экономическим показателям. С другой стороны из отходов отрасли можно получить много ценных и полезных продуктов.

Проблемы, связанные с переработкой макулатуры на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Применение ресурсосберегающих технологий, каковыми являются и переработка отходов ЦБК и переработка макулатуры, кроме положительных моментов связанных с уменьшением потребления лесных ресурсов, имеет и свои отрицательные стороны. Прежде всего, это связано с включением новых технологических циклов на предприятии, применением необходимых по технологии вредных химических веществ, а также отходы появляющиеся в процессе переработки макулатуры.

Процесс переработки макулатуры в бумагу включает в себя следующие стадии обработки: роспуск, очистка при высокой концентрации, предварительное сортирование, флотация, очистка от тяжёлых включений, тонкое сортирование с удалением лёгких инородных включений, сгущения на дисковом фильтре и винтовом прессе, диспергирования, окончательной флотации и последующего сгущения товарной массы на двухсеточном прессе, с последующей сушкой массы для внутреннего пользования на винтовом прессе с последующей передачей на хранение. Белизна 60 %, зольность 4%. Из-за присутствия в макулатурной массе смоляных веществ необходимо применять шлицевые сортировки и центриклиперы.

Макулатуру распускают гидроразбавителем высокой концентрации с добавками химикатов Н 2 О 2 - 1%, NaOH - 0.75%, NaSiO 3 - 1.25%, ДТПА - 0.25%, жирные кислоты - 0.08%, также присутствуют NH и OH. Причём данные приведены для лучшей на данный момент технологии. При переработке на формовочных тканях и прессовых частях выпадает осадок полимерные компоненты ("клейкие осадки"), но также много химикатов образуется при смывке типографской краски - 30% минеральных веществ (глина, тальк, диоксид титана); 20% канифоли, жирные кислоты и их производные; 20% полимерные материалы; 7% углеводородных масел; остальное - волокна и неидентифицированные материалы. В осадках обнаружено значительное количество мыл. Возникла проблема механических (накипь) и биологических (смолы и слизь) отложений на оборудовании и трубопроводах. В общем, отходы при переработке макулатуры составляют 16% (сухие вещества) из них 50% горючие вещества. Зола и отходы процесса смывки типографской краски содержат тяжёлые металлы. А при сжигании отходов переработки макулатуры выделяются хлорорганические вещества, также оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Все отходы от переработки макулатуры можно разделить на:

1.отходы сит и сортировок;

3.остатки от сжигания;

4. отходы бумаги;

5.сточные воды

Один из методов уменьшения вредного воздействия - метод магнитной обработки для обесцвечивания макулатурной массы.

Состав концентрированной макулатурной массы 0.3ј2%, с температурой Т=25ј65 0 С, РН = 7ј11, подвергают 10 минутной магнитной обработке. Степень обесцвечивания 99.2% и эффективная чистка от частиц краски диаметром > 200 мкм при минимальных потерях волокон (http://www.5rik.ru).

Заключение

Итак подводя итог проделанной работы можно с уверенностью сказать что целлюлозно-бумажная промышленность России набирает обороты. Предприятия ЦБП становятся на путь процветания и уже на равных конкурируют с зарубежными производителями целлюлозно-бумажной продукции. Это произошло не случайно, так как Россия обладает самыми большими восстановимыми запасами леса в мире. Предприятия стали вести более правильную политику, чем раньше, и привлечение как зарубежных, так и отечественных инвесторов положительно сказалось на развитии целлюлозно-бумажной промышленности страны. Не последнюю роль сыграло и Правительство Российской Федерации. Государство заинтересованно в развитии ЦБП, потому что эта отрасль приносит большие доходы в бюджет, и разрабатываемые правительством программы стимулируют её развитие.

Перспективы экологического развития

В ЦБП неизбежным является образование отходов, для устранения которых необходима модернизация и реконструкция производств с доведением до стандартов экологических показателей действующих в ЕС.

ЦБП России нуждается в развитии наукоемких технологий продукции. Необходим переход на технологию бесхлорной отбелки целлюлозы.

Предприятия ЦБП должны начать производство биотоплива в виде энергетической щепы для собственного потребления и на экспорт; в виде энергопеллет.

Экологически целесообразным будет способ производства многослойного картона для плоских слоев гофрированного картона и бумаги на основе композиции макулатуры (это может покрыть потребность в волокон на 25 - 50 %. Это реальная экономия древесины и является решением утилизации многотоннажного отхода). Перспективно применение золя шлам - лигнина в качестве сорбента для извлечения из сточных вод широкого спектра загрязнений.

Необходима корректировка действующего российского природоохранного законодательства, так как экологические нормативы не базируются на принципах применения наилучших существующих технологий.

Улучшение качества продукции и экологических характеристик производства может быть достигнуто путем обеспечения единства методов контроля, как качества продукции, так и промышленных сбросов, и выбросов загрязняющих веществ (http://www.coolreferat.com).

Библиографический список

1. http://xreferat.ru

2. http://www.bestreferat.ru

3. http://dic.academic.ru

4. http://www.5rik.ru/better/article-61820.htm

5. http://www.coolreferat.com

6. http://prom-ecologi.ru

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение истории лесного хозяйства России. Характеристика отраслей, использующих древесину. Особенности развития лесного комплекса РФ и его роли в экономике нового времени. Затраты на развитие целлюлозно-бумажной промышленности Сибири и Дальнего Востока.

реферат , добавлен 21.06.2010


Характеристика промышленности России: сущность, структура, комплексы. Особенности производственного потенциала РФ. Роль целлюлозно-бумажной промышленности в развитии лесного сектора. Состояние промышленности России и ведущие лесопромышленные регионы.

курсовая работа , добавлен 07.05.2009


Топливно-энергетический, транспортный, машиностроительный и металлургический комплекс. Химическая, лесная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная промышленность. Агропромышленный комплекс. Рыбная промышленность. Население и трудовые ресурсы.

курсовая работа , добавлен 07.02.2009


Значение химико-лесного комплекса в народном хозяйстве России. Сложная структура химического комплекса, включающего различные отрасли основной химии и органического синтеза. Лесозаготовительная промышленность, ее составляющие и перспективы роста.

реферат , добавлен 23.11.2009


Структура лесопромышленного комплекса Республики Беларусь. Ознакомление с результатами политики лесовосстановления и лесоразведения. Особенности развития деревообрабатывающей, мебельной, целлюлозно-бумажной промышленности и фанерного производства страны.

реферат , добавлен 22.11.2010


Доля лесного комплекса в производстве промышленной продукции РФ. Структура машиностроительного комплекса. Химическая промышленность, черная и цветная металлургия, электроэнергетика и нефтепереработка. Характеристика северного экономического района.

реферат , добавлен 19.02.2011


Отраслевой состав, факторы размещения и показатели работы отрасли химической промышленности Российской Федерации. Современные проблемы и перспективы развития химической промышленности в стране. Динамика производства важнейших видов химической продукции.

курсовая работа , добавлен 24.12.2010


Общая географическая характеристика Канады. Лесные ресурсы как одно из основных богатств страны, типы лесов по природно-климатическим зонам. Лесозаготовительная, целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленность. Управление лесным хозяйством.

презентация , добавлен 13.05.2014


Отраслевая структура химической промышленности. Страны - лидеры производства минеральных удобрений. Этапы развития мировой химической промышленности. Стадии производства полимерных материалов. Выпуск пластмасс и химических волокон в Российской Федерации.

реферат , добавлен 30.11.2009


Современные тенденции развития отраслей химической промышленности. Модели размещения предприятий отрасли. Материальный баланс атмосферной перегонки Западно-Сибирской нефти. Методы клеточной инженерии. Характеристика биотехнологической промышленности.

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 делигнифи - кация - 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.

Сырье для- производства волокнистых полуфабрикатов. Ос­новным видом сырья является древесина. Для производства сульфатной целлюлозы пригодна древесина любых пород; наи­более часто используют древесину сосны и лиственницы, од­нако все больше возрастает доля древесины лиственных пород. В то же время для производства сульфитной целлюлозы необ­ходима малосмолистая древесина, преимущественно ели и пихты. Поэтому дальнейшее развитие целлюлозного производ­ства происходит в основном за счет сульфатного, а также но­вых методов варки.

Древесина поступает на предприятия в основном в виде ба­лансов- бревен длиной 4,5 м и более (долготье), толщиной в верхнем отрубе 6-24 см или отрезков длиной 1,25-1,5 м (коротье), а также в виде технологической щепы. Такая щепа изготовляется на лесозаготовительных и лесопильно-деревооб - рабатывающих предприятиях из отходов основного производ­ства. Отдельные предприятия используют также крупные опилки.

Доставка древесины на предприятия производится сплавом (в баржах или плотах), железнодорожным и автомобильным транспортом. Щепа доставляется железнодорожными ваго­нами- щеповозами и специальными автощеповозами большой вместимости, 12-40 м3.

Лесные склады современных целлюлозно-бумажных пред­приятий хорошо оснащены механизмами для выгрузки сырья из транспортных средств, укладки его и подачи в производ­ство- вагонаопрокидывателями, мостовыми, кабельными и стреловыми кранами, конвейерами, кучеукладчиками (стаке­рами) и др. Хранят древесину в штабелях, кучах и в незамер­зающих рейдах на воде.

В кучи укладывают балансы в окоренном виде, используя для окорки корообдирочные (окорочные) барабаны или ротор­ные окорочные станки. Долготье предварительно разделывают на многопильных станках (слешерах). Окорка является очень важной операцией, так как кора плохо проваривается, а при сульфитном методе вовсе не проваривается, в результате чего снижается производительность варочного оборудования и цел­люлоза загрязняется частичками коры. Снятую кору исполь­зуют в качестве топлива, для приготовления сельскохозяйст­венных удобрений и др.

Щепу хранят в кучах по 150-250 тыс. м3, высота куч до 30 м. Насыпают щепу в кучу и подают ее в производство пре­имущественно пневмотранспортом.

Балансы и технологическую древесину измельчают на дисковых многоножевых рубительных машинах. Размеры щепы, мм: длина (вдоль волокон) 16-20, ширина 20-25, толщина 2-3. Более крупные щепки (в среднем 8 % от всей щепы) и мелочь (опилки, пыль - около 2%) отделяют от год­ной щепы на плоских щепосортировочных установках. Круп­ную щепу дополнительно измельчают в дезинтеграторах. От­ходы от измельчения и сортировки (суммарно около 3%) сжигают.

Производство сульфатной целлюлозы. Схема производства сульфатной целлюлозы приведена на рис. 2.1. Варят целлю­лозу с варочным раствором (сульфатным, или белым, щело­ком), содержащим едкий натр, сернистый натрий, небольшое количество карбоната и сульфата натрия.

/ - варочный котел; 2 - выдувной резервуар; 3 - сучколовитель; 4 ~ промывной фильтр; 5 - сборник щелока; 6 - сортировка; 7 - центриклннер; 8 - сгуститель; 9 - бассейн целлюлозы; 10 - сборник белого щелока; 11 - известерегенерационная печь; 12 - каус - тизатор; 13 - растворитель плава; 14 - содорегенерационный котлоагрегат; 15 - вы­парной аппарат; / - варочный цех; // - промывной цех; /// - очистный цех; IV - Цех регенерации

Едкий натр и сернистый натрий составляют активную часть белого щелока. Их суммарная концентрация в пересчете на Na20 колеблется от 70 до 120 г/л. Чем больше активной ще­лочи в варочном растворе и чем выше температура и давление в варочном котле, тем быстрее идет варка и полнее удаля­ется лигнин, но тем ниже выход волокна. Обычно температура варки 165-180 °С, давление в котле 0,7-1,2 МПа (1 МПа ра­вен 9,81, округленно 10 кгс/см2). Гидромодуль, т. е. объем жидкости в кубических метрах на 1 т абсолютно сухого сырья, составляет 4-f-4,5: 1.

Порядок варки целлюлозы в котлах периодического дейст­вия следующий. В котел загружают щепу в количестве 0,3- 0,35 м3 на 1 м3 вместимости котла, а при применении пропарки щепы или специальных уплотнителей - 0,4 м3 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 м3. Ще­лок забирается из средней части котла и возвращается цирку­ляционным насосом в верхнюю и нижнюю его части.

/ - циркуляционный насос; 2 - корпус; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - заборный па­трубок; 5 -сита; 6 - уровень щелока; 7 - щепа; 8 - сдувочный патрубок; 9 - бун­Кер; 10 - загрузочная горловина; // - кольцевой спрыск; 12 - колонки задвижек; 13 - Нагнетательные трубопроводы; 14 - подогреватель; 15 - изоляция; 16 - патрубок по­Дачи пара; 17 - выдувной вентиль; 18 - выгрузочная горловина

На многих заводах котлы периодического действия осна­щены автоматизированными системами управления технологи­ческими процессами (АСУ ТП), ведущими варку по заданной программе.

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.

Для получения из древесины лиственных пород целлюлозы высокого выхода и полуцеллюлозы используют преимущест­венно непрерывнодействующую установку «Пандия» (рис. 2.4). Варку проводят в варочных трубах при 160-180 °С. Число труб от 2 до 8, они имеют диаметр 0,6-1,2 м, длину 6-12 м, оснащены винтами.

В установке «Пандия» нет зоны заварки, целлюлоза выгру­жается без промывки, поэтому время пребывания щепы в ап­парате сокращается до 15-60 мин, но выход волокна и его прочность несколько снижаются.

По окончании варки щелок (7-10 м3/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 и др.

Производство сульфитной целлюлозы. Еловая или пихтовая щепа из хорошо окоренной древесины варится с сульфитной варочной кислотой в периодически действующих стальных фу­терованных или биметаллических варочных котлах вмести­мостью 160-400 м3.

Варочная кислота представляет собой водный раствор би­сульфита кальция, либо магния, натрия, аммония с большим избытком свободного сернистого ангидрида. Для получения варочной кислоты сжигают серу или серный колчедан в печах, печные газы очищают, охлаждают и пропускают через башни с известковым камнем, орошаемые холодной водой, либо че­рез абсорберы, орошаемые соответственно магнезиальным мо­локом, водным раствором карбоната натрия, гидроокиси ам­мония.

Готовая варочная кислота содержит при кальциевом осно­вании 3-4 % сернистого ангидрида, в том числе более поло­вины в свободном виде. При натриевом или аммониевом ос­новании содержание сернистого ангидрида достигает 8 % или более, в том числе свыше 3/4 в свободном виде.

Порядок варки следующий. В котел загружают щепу, про­паривают ее с целью полного удаления воздуха, затрудняю­щего пропитку щепы варочной кислотой, и одновременно за­качивают варочную кислоту. При заварке щепы температуру в котле повышают до 104-115 °С и поддерживают ее необхо­димое время. Заварка длится 2-6 ч. После этого температуру повышают до 130-155 °С и ведут варку при этой температуре. Чтобы давление в котле не превышало заданной величины (от 0,4 до 0,7 МПа), в процессе нагревания производят сдувку па­рогазовой смеси. Общая продолжительность оборота котла со­ставляет 6-10 ч.

На каждую тонну полученной целлюлозы приходится 6,5- 8 м3 сульфитного щелока. Часть щелока удаляют из котла после варки самотеком, часть вытесняют оборотным щелоком. Затем целлюлозную массу из котла вымывают оборотным ще­локом, щелок отделяют от массы. Такой ступенчатый способ позволяет использовать для дальнейшей переработки до 90 % всего щелока без значительного разбавления его водой.

Остающуюся в сцеже целлюлозу промывают, очищают, сор­тируют, отбеливают и облагораживают так же, как сульфатную целлюлозу. При одинаковой степени делигнификации, т. е. при одинаковом остаточном содержании лигнина, выход суль­фитной целлюлозы немного больше, чем сульфатной, а проч­ность немного меньше.

Скипидар, содержащийся в древесине, в процессе сульфит­ной варки сильно изменяется. Он улавливается из сдувочных газов и носит название сульфитного масла, или сульфитного скипидара, или сырого цимола. Сульфитное масло содержит до 80-85 % п-цимола, образующегося в процессе варки из терпеновых углеводородов, главным образом из пинена. Вы­ход сульфитного масла из еловой древесины 0,6-1 кг/т цел­люлозы.

Производство древесной массы. 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.

Производство бумаги и картона. Ассортимент бумаги н кар­тона очень широк - более 500 видов бумаги и 100 видов кар­тона. Для каждого вида бумаги и картона установлена опреде­ленная композиция, т. е. соотношение количества и вида волок­нистых полуфабрикатов и различных добавок (наполняющих, проклеивающих и других веществ). Например, в композицию по волокну газетной бумаги входит 25-30 % небеленой суль­фитной целлюлозы и 70-75 °/о древесной массы; в компози­цию типографской бумаги высшего качества -70-80 % суль­фитной беленой хвойный целлюлозы, 0-20 % сульфатной бе­леной хвойной целлюлозы и 10-20 % сульфатной беленой лиственной целлюлозы, а мешочной бумаги-100% сульфат­ной небеленой хвойной целлюлозы и т. д. Более 40 видов бу­маги и картона (в основном тароупаковочные материалы и санитарно-гигиенические изделия) содержат очищенную волок­нистую массу из макулатуры. В композицию некоторых спе­циальных видов бумаги входят асбестовые, стеклянные, синте­тические волокна.

Производство бумаги и картона начинается с приготовле­ния бумажной массы (суспензии волокна в воде). Сначала производят массный размол волокнистых полуфабрикатов в конических, цилиндрических и в последнее время преимуще­ственно в дисковых мельницах с целью повышения пластично­сти волокон и способности их к сцеплению между собой. Да­лее массу проклеивают гидрофобными (водоотталкивающими) веществами, главным образом канифольным клеем. Различают бурый клей, в котором смоляные кислоты нейтрализованы ще­лочью полностью, и белый клей, где часть смоляных кислот (обычно до 20%) остается в свободном виде. Готовый клей фильтруют, разводят водой в горячем виде в инжекторе или роторно-пульсационном аппарате для достижения тонкого эмульгирования, хорошо перемешивают и доводят холодной водой до требуемой концентрации (20-25 г/л).

Клей вводят в бумажную массу, перемешивают и осаждают частицы смолы на волокне с помощью коагулянтов (сульфата алюминия, алюмината натрия, квасцов), создающих кислую среду (рН 4,5-5). Расход канифоли 0,5-3,5% от массы во­локна, в зависимости от требуемой степени проклейки, однако многие виды бумаги вырабатывают без проклейки. Применяют

Также различные виды композиционного клея, например кани - фольно-парафиновый, синтал и др. Для проклейки некоторых видов картона, где допустим темный цвет, применяют более дешевые проклеивающие вещества - битумные и латексные эмульсии, клей из таллового пека и др. Для проклейки обер­точной бумаги используют также клеевые составы на основе сульфатного лигнина.

При изготовлении многих видов бумаги, особенно для пе­чати и письма, в массу вводят минеральные наполнители, чаще всего каолин, улучшающие белизну и печатные свойства бумаги. Для лучшего удержания наполнителя волокном до­бавляют полиакриламид или другие реагенты. В массу для выработки окрашенных сортов бумаги вводят также соответ­ствующие красители.

Изготовление бумаги производится на плоскосеточных бу­магоделательных машинах (рис. 2.5). Бумажная масса, раз­бавленная водой до концентрации волокна от 0,1 до 0,8% (в зависимости от ее состава и степени размола волокна) и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик сеточной части машины. Из него масса выливается на горизонтальную сетку, непрерывно движущуюся при помощи сетковедущего вала. Напорный ящик устроен так, что масса равномерно распределяется на сетке по всей ее ширине. Под сеткой расположены гидропланки и отсасывающие ящики, в ко­торых создается небольшое разрежение, способствующее по­степенному обезвоживанию массы и формированию бумажного полотна. Содержание сухого вещества в бумажном полотне (сухость) достигает 8-12%. Более значительно разрежение в отсасывающей камере гауч-вала, после которого сухость по­лотна доходит до 20-22%.

С сетки мокрое бумажное полотно с помощью вакуум-пе - ресасывающего устройства подхватывается движущимся прес­совым сукном и поступает в прессовую часть машины, где по­следовательно проходит между валами прессов и обезвожива­ется до сухости 30-40 %. Затем бумага пересасывается на су­шильное сукно и поступает в сушильную часть машины для окончательного обезвоживания на полых сушильных цилинд­рах, нагреваемых изнутри паром до 80-115 °С. Сушильная часть машины закрыта колпаком, что облегчает удаление во­дяного пара и улучшает условия труда работающих.

Далее бумажное полотно поступает в отделочную часть ма­шины. Проходя между шлифованными и полированными ва­лами машинного каландра, бумага приобретает повышенную прочность и гладкость. На накате ее сматывают в рулон, кото­рый разрезают на более узкие рулоны заданной ширины на продольно-резательном станке.

Некоторые бумагоделательные машины оснащены двумя сетками и формование бумажного полотна производится между ними.

Тарный картон также вырабатывают на плоскосеточных машинах, а переплетный, коробочный и другие виды много­слойного картона - на круглосеточных (цилиндровых) маши­нах. Сеточная часть таких машин состоит из нескольких ванн с сеточным цилиндром. В ваннах находится бумажная масса. В первой ванне на поверхности цилиндра формируется пер­вый элементарный слой массы, во второй ванне на него наслаи­вается второй элементарный слой и т. д. Многослойный кар­тон прочнее, чем однослойный такой же толщины, к тому же внутренние слои многослойного картона можно изготавливать из более дешевых полуфабрикатов.

На современных машинах отдельные ее части и даже от­дельные прессы в прессовой части, группы цилиндров в су­шильной части приводятся в движение индивидуальными элек­тродвигателями. Обеспечение постоянной скорости частей ма­шины при установившемся режиме ее работы осуществляется автоматизированной системой регулирования скорости машины и ее секций.

Производительность бумаго - и картоноделательных машин зависит от их скорости, обрезной ширины полотна и массы 1 м2 бумаги или картона. Большинство видов писчей и печат­ной бумаги имеет массу 60-80 г/м2, газетная бумага значи­тельно легче, 45-50 г/м2. Масса 1 м2 картона 170-250 г/м2.

Скорость машины определяется на накате и при выработке бумаги составляет 600-1000 м/мин и даже выше, при выра­ботке картона 200-800 м/мин. Обрезная ширина бумаги 1680- 10 500 мм, картона до 6300 мм.

Современные широкоформатные скоростные машины выра­батывают свыше 300 т/сут газетной бумаги, 800-900 т/сут тарного картона.

Бумагу получают также сухим способом, т. е. предвари­тельно высушенное волокно потоком воздуха подается на сетку машины.

Лесопромышленные комплексы. Весьма эффективной фор­мой организации производства являются лесопромышленные комплексы (ЛПК), представляющие собой крупные комби­наты, сочетающие химическую, химико-механическую и меха­ническую переработку древесины. Так, Усть-Илимский ЛПК будет согласно проекту перерабатывать в год 7 млн. м3 дре­весного сырья и вырабатывать 550 тыс. т целлюлозы, 250 тыс. м3 древесностружечных плит, 1200 тыс. м3 пиломатериалов, 44 тыс. т кормовых дрожжей, 12 тыс. т фурфурола и свыше 30 тыс. т талловых продуктов. На современных ЛПК в ре­зультате комплексной переработки будет использоваться до 94 % поступающей древесины и лишь 6 % составят отходы и потери.

Целлюлозно-бумажная промышленность объединяет производства, выпускающих целлюлозу, бумагу, картон. Особенность этих производств - измельчение древесины до размера волокна и изготовление из волокна необходимой продукции. Основные химические компоненты древесины (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) является высокомолекулярными соединениями, которые соединены между собой не только межмолекулярными, но и некоторыми химическими связями. Поэтому обычными способами разделения органических веществ и отделение их невозможно. Этого можно достичь только в результате определенных химических реакций, которые позволяют перевести один или несколько компонентов в водорастворимый состояние.

Целлюлозное производство

Основное сырье производства - специально подготовленная (балансовая) древесина и отходы лесозаготовок, лесопиления, деревообработки.

Главные составные части древесины:

Целлюлоза - 40-50% (клетчатка, полисахарид, образованный остатками глюкозы: (C6H10O6) n, где n = 5000-20000; главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливает их механическую прочность и эластичность растительных тканей, в хлопчатника - 95-98 %, в льне - 80-90%, в джуте - 75%);

Лигнин - 20-30% (аморфное вещество, органический полимер, состоящий из различных ароматических спиртов, содержится в клеточных оболочках растений, вызывает их одеревениння)

Гемицеллюлозы - 17-33% (геми... - полу, полисахариды, имеющих разветвленные цепи и степень полимеризации меньше, чем в полисахаридах - η = 100-200)

Волокна целлюлозы в древесине связаны между собой лигнином. Для удаления лигнина и освобождения от него целлюлозы проводят варку древесины в присутствии реагентов, разрушающих или растворяют нецеллюлозные компоненты.

Перевести в водорастворимый состояние лигнин значительно труднее, поскольку он является полимером сетчатой строения, имеющий ароматические ядра и небольшое количество гидрофильных групп (ОН, СООН). Для этого необходимо провести частичную химическую деструкцию макромолекул лигнина с одновременным введением в его структурные единицы достаточного количества гидрофильных групп.

Процессы перевода лигнина в водорастворимый или растворим в органических соединениях состояние и выделения его из древесины называют делигнификации древесины. Процессы делигнификации древесины, которые сопровождаются переводом в растворимое состояние вместе с лигнином большей части гемицеллюлозы, используют для получения целлюлозы и называют варкой целлюлозы.

В результате процессов варки получают технические целлюлозы, которые в зависимости от условий варки и назначения, содержат еще определенное количество лигнина, гемицеллюлозы и экстрактивных веществ. По содержанию в них нецеллюлозные материалов технические целлюлозы разделяют на:

Полуцеллюлозу;

Целлюлозу высокого выхода;

Небеленой целлюлозы.

Технические целлюлозы используют для производства картона, бумажных мешков, оберточной бумаги и тому подобное. Небеленой целлюлозы преимущественно подвергают дополнительной очистке от нецеллюлозные компонентов, в первую очередь от лигнина, процесс состоит из двух операций - отбеливание и облагораживания целлюлозы.

Отбеливание осуществляется в несколько этапов последовательной действием на диспергированных в воде целлюлозную массу различных окислителей: газообразного хлора хлорной воды; гипохлоритов; оксидов хлора пероксида водорода; кислорода в щелочной среде.

Отбеленного целлюлозу используют для производства печатной бумаги, бумаги для тетрадей и тому подобное.

Облагораживания отбеленной целлюлозы осуществляют обработкой ее раствором гидроксида натрия - 0,5 - 2% раствором при температуре 95 - 135 ° С или 4 - 10% раствором при температуре 15-25 ° С. Облагорожена целлюлоза используется для получения химических волокон, пленок, лаков, пластических масс, бездымного пороха и др.

После очистки целлюлозы около 50% массы химических компонентов древесины становятся водорастворимыми и переходят в варочные растворы. Для достаточно полного их удаления на отмывание целлюлозы расходуется значительное количество воды. Например, на производство одной тонны отбеленной целлюлозы - 200 - 300 м3, а на одну тонну облагороженной целлюлозы - 285-500 м3.

Сточные воды содержат значительное количество различных органических веществ - от 100 до 500 кг для производства одной тонны целлюлозы (в зависимости от способа варки и очистки целлюлозы), поэтому их очистки требует значительных капиталовложений, которые составляют 15-40% от стоимости производства.

В настоящее время используют преимущественно три способа варки целлюлозы - щелочная, сульфатный и сульфитной.

Щелочная варка иелюлозы. Первый технический способ выделения целлюлозы из древесины был разработан в 1854 году К. Ватт и Г. Бургессом. Он заключался в нагревании древесины под давлением с раствором гидроксида натрия (каустическая сода), за что получил название щелочного. Варки проводят в автоклавах. В них помещают деревянные щепки лиственных пород, заливают 4-6% раствор NaOH и нагревают до температуры 165-175 ° С - в течение 2-6 часов. В этих условиях в автоклаве создается давление около 1 МПа. После варки целлюлозную массу отделяют от отработанного варочного раствора, называют натронной лужайкой, очищают от механических примесей и отмывают водой. Получают техническую целлюлозу, которая содержит до 2% лигнина, 20% пентозанов и примерно 78% - целлюлозы. Ее главным образом используют для производства топографического бумаги, хлопковой целлюлозы.

Отработанный варочный раствор, содержащий формальдегиды, каустическую соду и т.п., как правило, испаряют, а вещества, содержащиеся в нем, сжигают для регенерации гидроксида натрия.

Сульфатный варки иелюлозы. Сульфатный способ удаления целлюлозы из древесины также модификацией щелочного способа варки. Основными реагентами варочного раствора в этом способе есть гидроксид и сульфат натрия.

Изобретателем сульфатного варки считают Даля (1884 г.). Даль предложил для компенсации щелочи при натронной варки использовать сульфат натрия, который был в то время промышленным отходом. Это и обусловило название метода. Суть метода заключается в том, что отработанному натронной лужайке во время его сжигания добавляют сульфат натрия.

Сульфатный варки проводят в аппаратах непрерывного действия, в которые подают технологическую щепу любых пород древесины или тростника и варочные растворы, содержащие 4 - 8% NaOH и NaSH. В течение 2-4 часов поднимают температуру до 165-180 ° С. Целлюлозную массу отделяют от отработанного варочного раствора (который называют черным лужайкой) и промывают. Иногда, перед сульфатной варкой, проводят предварительный гидролиз древесины разбавленными кислотами (0,3 - 0,5% H2SO4 или 0,5 - 1,0% НСl при температуре 100-125 ° С в течение 2-5 часов) или водой (при температуре 140 - 180 ° с в течение 0,5 - с часов) с целью выделения из нее гемицеллюлозы. С черного лужайке выделяют сульфатный мыло. Сульфатный мыло представляет собой смесь натриевых, смоляных и высших жирных карбоновых кислот, сложных эфиров, высших спиртов и др. В процессе сульфатной варки хвойных пород древесины с варочного раствора испаряются терпеновые углеводороды, конденсацией которых получают сульфатный скипидар.

Сульфатный способ варки целлюлозы наиболее распространенный в мире, так как позволяет перерабатывать на целлюлозу все виды древесины, а также другие целлюлозосодержащих природные материалы (тростник, солома и т.д.), с экологической точки зрения для приготовления варочного раствора используются относительно токсичные вещества - сульфат натрия и известь. С их помощью получают больше половины всей целлюлозы.

Сульфитной варки целлюлозы. Сульфитный способ варки целлюлозы был внедрен в производство впервые в Швеции - 1874 В отличие от щелочных способов, сульфитной варки целлюлозы проводят в кислой или нейтральной среде. Изобретателем метода считают Ф.Тильгмена, который в 1866 предложил использовать раствор диоксида серы в воде в присутствии солей, серной кислоты. В процессе растворения SO2 в воде образуется сернистая кислота. Как слабая кислота, в водном растворе, она разлагается преимущественно с образованием гидрид-аниона (бисульфит- аниона):

SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3

H 2 SO 3 Û H + + HSO 3

Сульфитной варки проводят в варочных котлах, изготовленных из кислотостойкого материала и оборудованных принудительной циркуляцией варочного раствора, в которые подают технологическую щепу (преимущественно хвойных пород древесины) и варочный раствор. В течение 1,5-4 часов постепенно поднимают температуру до 100-110 ° С. Выдерживают, при этой температуре древесину 1-2 часа, а затем температуру повышают до 135 - 150 ° С и выдерживают еще 1-4 часа. Полученную небеленой целлюлозы отделяют от отработанного варочного раствора, называют сульфитным лужайкой, и отмывают.

При производстве одной тонны целлюлозы получают 8-9 м3 сульфитного лужайке, содержащий различные вещества, а именно: углеводороды (С - 4,5%), Альдоны кислоты (0,6 - 0,8%), сернистой кислоты и ее соли, муравьиную и уксусную кислоты и др. Поскольку сульфитный лужайка содержит значительное количество моносахаридов, его подвергают биохимической или химической переработке.

Биохимической переработкой сульфитного лужайке преимущественно получают кормовые белки, этиловый спирт, антибиотики и многоатомные спирты. На одну тонну полученной переработкой лужайке целлюлозы получают 100 -110 кг кормовых белков, или 80 - 100 литров этилового спирта, а также 1,0 - 1,2 тонн концентрата сульфитоспиртовои барды.

Химической переработкой сульфитного лужайке получают ванилин, фенолы, ароматические кислоты. В мире этим способом получают около 30% древесной целлюлозы, используемой для производства различных сортов бумаги и картона.