Целлюлозно-бумажная промышленность 2 (стр. 1 из 2)
Целлюлозно-бумажная промышленность
1. 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. Технология основного производства
В зависимости от того, в каком растворе варят щепу, различают сульфитный и сульфатный методы производства целлюлозы. Если в растворе сернистой кислоты или сернистокислого кальция (гидросульфита кальция) под давлением 7-8 атм и при температуре 140ºС, то это сульфитный способ варки. Но на многих комбинатах целлюлозу варят со щелочами – получают сульфатную целлюлозу.
Табл. 2.1. Сравнительная характеристика
сульфатного и сульфитного способа варки
| Сульфатная целлюлоза | Сульфитная целлюлоза | |
| Положительные | Возможна переработка практически любой древесины; бумага имеет более высокую прочность, термостойкость, долговечность, непрозрачность; обладает более высокими диэлектрическими свойствами, поэтому она используется для производства электротехнической бумаги (кабельную, конденсаторную, телефонную); из нее готовят мешочную и оберточную бумаги, картонную тару, бумажный шпагат. | Более высокий выход из древесины обеспечивает повышенную способность к размолу, лучшие оптические и деформационные свойства, высокую белизну, что позволяет использовать ее в массовых видах бумаги, типа газетной, в небеленом виде; высокая способность к отбелке, в том числе без применении хлора; при получении в атмосферу не поступают метилмеркаптаны, сероводород и дурнопахнущие летучие вещества, а в сточных водах отсутствуют сульфиды; бумага с повышенной пухлостью и впитываемостью, поэтому ее чаще применяют для производства санитарно – гигиенических видов. |
| Отрицательные | Волокна более гибкие и они, труднее размалываются; волокна бурого цвета; без регенерации сульфатный способ технологически не может функционировать; содержит дурнопахнущие серосодержащие вещества | Проблема утилизации отработанных щелоков, которые загрязняют окружающую среду. При варке происходит повышенное воздействие на окружающую среду (водоемы), в основном, из-за ограниченности сбыта технических лигносульфонатов (упаренных щелоков), а также отсутствие систем регенерации химикатов и тепла из отработанных щелоков, утилизируется лишь 30 – 40 % сухих веществ щелока; высокий расход серы и варочного основания; не используются вторичные тепловые ресурсы органических веществ щелока; щелока при разбавлении становятся хорошими питательным субстратом для многих микроорганизмов, вызывая сильное обрастание подводных сооружений. |
В основном в ЦБП России применяют сульфатный способ производства целлюлозы и тенденция развития этого способа сохраняется. Сульфитный способ стал вполне конкурентоспособным, однако до сих пор не получил заметного роста.
Рис 2.1. Технология производства бумаги
1. Бревна поступают в окорочные вращающиеся барабаны, где древесина за счет трения друг о друга и ребристую поверхность стенок барабана освобождаются от коры и грязи, и бревна промываются водой. Длинник распиливают на высокопроизводительных машинах – сленгерах на балассы (длиной до 1,5 м).
2. Конвейер несет их к рубильным машинам, где получают технологическую щепу. Щепа по конвейеру поступает в варочный цех.
3. В варочном цеху щепа варится в растворе сернистой кислоты и сернистокислого кальция (гидросульфита кальция) – получают сульфитную целлюлозу или варят со щелочами – получают сульфатную целлюлозу.
4. Полученную целлюлозу выдувают за счет давления пара, тщательно промывают водой в сцежах, очищают от оставшихся крохотных сучков, мелких непроваренных кусочков древесины и отбеливают хлором. Отбелка производится в особых башнях.
5. Промытую, очищенную и отбеленную целлюлозу по трубам перекачивают в бассейны для изготовления бумажной массы. Из бассейнов она попадает на специальную мельницу для размола.
6. Размол. Цель – подготовить полуфабрикаты к отливу; сделать волокна гибкими, пластичными; увеличить их поверхность с целью эффективного связеобразования, от которого зависит прочность бумажного листа; придать бумаге требуемую структуру и физические свойства. Производят размол в специальных аппаратах – роллах, дисковых и конических мельницах. В настоящее время на всех предприятиях ЦБП размол ведется в аппаратах непрерывного действия.
7.Проклейка бумаги. Цель – придать ей водостойкость; при этом уменьшается ее впитывающая способность и увеличивается пригодность для письма и печати. Водостойкость придают: канифольный клей, парафин, пек. Дополнительно еще придают механическую прочность: крахмал, животный клей.
8.Наполнение бумаги.
Цель – экономия волокнистых полуфабрикатов, повышение белизны, впитывающей способности, гладкости. Применяются: каолин, тальк, мел, гипс.
Введение наполнителей снижает прочность бумаги и затрудняет ее проклейку.
9.Крашение бумаги.
Около 90% бумажной продукции вырабатывается с применением красителей.
Способы окраски:
o краситель добавляют в бумажную массу (наиболее часто);
o добавляют краситель на поверхность бумажного полотна.
10.Очистка бумажной массы.
В бумажную массу вместе с волокнистыми полуфабрикатами, суспензии красителей, наполнителя и клея попадают частицы коры, луба, сучков, песка, смолы, и др. загрязнений. Нежелательным является и присутствие воздуха в массе.
Получение массы высокой чистоты связано с образованием значительного получения отходов, использование которых определяется экономической необходимостью.
11.Изготовление бумаги на бумагоделательной машине.
Современная бумагоделательная машина позволяет со скоростью 2000 м/мин и выше осуществлять непрерывный процесс переработки жидкой массы концентрацией 0,1 – 0,3 % в листовой материал – бумагу, с влажностью 4– 8 %.
3. Воздействие отрасли на окружающую среду
· 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 сероводород, 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. м3 воды ежесуточно. Кроме большого количества воды отрасль использует различные химикаты и топливо, которые частично в виде потерь и отходов попадают в производственные сточные воды.