СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ВЫСОКОГО ВЫХОДА ИЗ ОСИНЫ
METHOD FOR PRODUCTION OF HIGH YIELD SEMI-FINISHED PRODUCT FROM ASPEN

Изобретение относится к способам получения из древесины волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.
Известно большое количество способов производства из древесины волокнистых полуфабрикатов высокого выхода. Все они включают следующие общие операции в различных вариациях условий и исполнения: подготовку сырья, промывку щепы, пропаривание, пропитку химическими реагентами, химикотермогидролитическую обработку, отжим щепы, размол, возможно, вторую ступень химикотермогидролитической обработки массы, повторный размол, сортирование, промывку, отбелку, промывку отбеленной массы, корректировку величины pH. Далее массу подают в производство бумаги или картона или на получение товарного полуфабриката. Если химикотермогидролитическую обработку проводят при высоких температурах, проводят отбор пароконденсатов с рекуперацией тепла.
В указанных технологических цепочках производства древесной массы предусматривается либо локальная очистка сточной воды, либо появляющиеся на каких-либо этапах передела щепы локальные потоки загрязненной воды, например оборотной воды производства товарной продукции, направляются на очистку в общие очистные сооружения. В число методов очистки сточных вод входят механические способы, флотационные с использованием химической флокуляции и напорного сатурирования воды газом, биологическая очистка, сочетание этих методов (см. «Технология целлюлозно-бумажного производства», том I, часть 3, изд. «Политехника», Санкт-Петербург, 2004, стр.54-55, 152-153).
По ряду признаков близким к предлагаемому изобретению является способ производства полуфабрикатов высокого выхода (RU, 2281353 С1, МПК D21В 1/16, D21С 1/00). Способ включает химическую обработку и термическую обработку древесной щепы из лиственной древесины в шнековом аппарате, последующие многократный размол и сортирование, при этом термическую обработку проводят в две ступени при температуре на первой ступени 100-120°С, а на второй ступени при температуре 150-160°С. На 1-й ступени горячего размола щепу превращают в грубую волокнистую массу с одновременным отделением паров вскипания и снижением давления до атмосферного. На второй ступени размола при концентрации массы 4-7% осуществляют легкое разволокнение грубого волокна. Затем массу сгущают до 15-20%,
размалывают, разбавляют до 3,2-3,8% и выдерживают в бассейне при температуре 60-80°С в течение 40-60 мин. После нескольких ступеней сортирования и размола волокнистый полуфабрикат используют для получения товарной продукции.
При использовании каждого из известных способов производства древесной массы достигается вполне определенный положительный результат, связанный с такими параметрами, как повышение выхода полуфабриката, его белизны, снижение расхода химикатов на его приготовление, снижение уровня загрязнения сточной воды или повышение степени очистки сточный вод и т.д. Во всех этих известных методах приготовления древесной массы, включая способы переработки сырья с рекуперацией тепла пароконденсатов, не предусматриваются улавливание и обезвреживание паров, выделяющихся в неконденсируемом виде в воздух из массы на всех ступенях передела сырья при неизбежных контактах массы с воздухом производственных помещений. Выделяющиеся пары - это, по существу, растворенная в воздухе вода, содержащая летучие загрязнители, образующиеся при химикотермогидролитической обработке древесины. Чем выше температура контактирующей с воздухом древесной массы или ее жидкой части, тем выше концентрация загрязнителей в воздухе. Эта проблема становится серьезной при использовании в качестве сырья осины, поскольку эта порода в РФ повсеместно заражена гнилью и получить щепу для переработки, не содержащую гниль, практически невозможно. Как известно, при воздействии на гниль химикатов и повышенной температуры происходит образование дурнопахнущих вредных веществ, большая часть которых в существующих на производстве условиях попадает в воздух помещений в виде периодических или постоянных выбросов и создает неблагоприятный фон для рабочего персонала.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение содержания вредных веществ внутри производственных помещений до величины ниже ПДК, а также снижение уровня загрязнения окружающей среды этими веществами.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения полуфабриката высокого выхода из осины, включающем пропаривание, пропитку химическими реагентами, две ступени химикотермогидролитической обработки щепы, многократный размол с отбором пароконденсатов и рекуперацией тепла на первой ступени размола, выдержку размолотой массы в бассейне, промывку массы, формирование потока сточной воды, сатурирование ее воздухом при повышенном давлении, очистку сточной воды флотацией и биологическую доочистку, согласно изобретению в зонах контакта продуктов химической, химикотермогидролитической, механической обработки щепы и/или волокнистой дисперсии с воздухом производственных помещений проводят отбор смеси воздуха с выделяющимися из продуктов парами воды, содержащими загрязнители, причем сточную воду сатурируют этой смесью.
Способ осуществляют следующим образом. Промытую древесную щепу подают в пропарочную трубу шнекового аппарата непрерывного действия, в которую одновременно подают острый пар, обеспечивающий нагрев щепы на выходе из трубы до температуры 100-120°С. По окончании пропарки в щепу подают раствор химикатов и затем пропитанную химикатами щепу под давлением загружают в трубу, температуру в которой поддерживают на уровне 150-160°С. По окончании химической обработки щепу через разгрузочное устройство подают на установку горячего размола и превращают в грубую волокнистую массу при снижении давления до атмосферного. Выделяющиеся пары вскипания направляют на рекуперацию тепла. Затем грубую волокнистую массу подвергают размолу на второй ступени, сгущают с отделением части жидкой фазы, размалывают на третьей ступени размола, разбавляют и выдерживают в бассейне при температуре 60-80°С в течение 40-60 мин. Далее массу сортируют, отходы сортировки многократно размалывают и вновь сортируют. При необходимости массу подвергают отбелке, промывке. Промывную воду после фильтров направляют в поток сточной воды. Готовую волокнистую массу используют для получения бумаги, картона или направляют на приготовление волокнистого полуфабриката.
В производстве древесной массы из осины в паровых выбросах обнаруживают следующие загрязнители: этанол, метанол, фурфурол, скипидар, муравьиную кислоту, метилбензол. Во многих способах используют предварительную пропарку щепы с последующим ее обезвоживанием, прессованием, вторичную пропарку в бункерах. Объемы выбросов пара в этих зонах незначительны, однако содержание метанола и муравьиной кислоты в воздухе этих зон превышает значения ПДК. На дальнейших этапах обработки щепы она подвергается воздействию химических реагентов и высокой температуры, при котором происходит образование основных количеств загрязнителей. Поэтому в непрерывном производстве в зонах разгрузки щепы в размольный аппарат и горячего размола на первой ступени, в зоне скруббера улавливания паров вскипания при размоле на первой ступени, в зонах сгущения и разбавления массы, над бассейнами выдержки размолотой массы происходят основные выбросы в воздух помещений паров с загрязнителями, а содержание метанола и муравьиной кислоты значительно превышает значения ПДК. Соответственно, в зонах выброса паров должны быть установлены дополнительные средства улавливания выбросов паров до их рассеивания в воздухе помещений.
При испытании предлагаемого способа были измерены массовые концентрации загрязнителей от источников выбросов в зонах на стадиях получения волокнистого полуфабриката. Эти данные приведены в Таблице 1. В Таблице 2 приведены среднесменная концентрация загрязнителей в воздухе цеха без использования дополнительных средств улавливания выбросов, среднесменная концентрация загрязнителей в воздухе цеха при использовании в зонах выбросов дополнительных вентиляционных отводов и компрессора, а также значения ПДК для производственных помещений указанных загрязнителей.
3
Характеристики основной вентиляции цеха: линейная скорость вытяжки 16,8 м/с, объем выброса 6,46 м/с.
Видно, что предлагаемые приемы позволяют снизить содержание вредных веществ в производственных помещениях ниже ПДК.
Отобранные дополнительными средствами паровоздушные смеси при повышенном давлении подают на сатурирование подлежащей очистке сточной воды, составленной, например, из локальных потоков производства древесной массы. Дальнейшую флотационную очистку воды и биологическую ее доочистку проводят с использованием известных средств и методов.
Таблица 1.
Состав и концентрации загрязнителей в паровых выбросах при производстве ХТММ из осины.
Стадии процесса
Массовая концентрация загрязнителей, мг/м<sup>3</sup>
Метанол
Этанол
Скипидар
Фурфурол
Муравьиная кислота
Метил-бензол
Предварительная пропарка щепы
<0,5
<0,5
0,096
<0,001
1,9
-
Пропитка химикатами
<0,5
<0,5
<0,1
<0,001
1,8
-
Химикогидротермическая обработка
32,0
5,4
<0,1
<0,001
2,2
0,1
Разгрузка и горячий размол щепы, I ступень
45,8
12,8
<0,1
<0,001
2,9
2,11
Рекуперация пара при размоле
31,0
<0,5
<0,1
<0,001
3,9
2,22
II ступень размола
24,0
<0,5
<0,1
<0,001
3,3
2,01
Выдержка массы в бассейне
16,0
<0,5
<0,1
<0,001
2,1
1,02
Таблица 2.
Значения ПДК загрязнителей для производственных помещений и среднесменные концентрации загрязнителей в воздухе.
№ позиций
Загрязнители и их концентрация, мг/м<sup>3</sup>
Метанол
Этанол
Скипидар
Фурфурол
Муравьиная кислота
Метил-бензол
ПДК
15/5
2000/1000
600/300
10,0
1,0
150/50
Среднесменная концентрация при работе основной вентиляции
12,17
<0,5
<0,001
<0,001
3,9
2,22
Среднесменная концентрация при работе основной вентиляции и дополнительных средств
<2,5
<0,5
<0,001
<0,001
<0,2
<0,18