Механическая варка целлюлозы

Механическое производство целлюлозы — это процесс, при котором древесина механически разделяется или разделяется на волокна в целлюлозу для бумажной промышленности.

В процессах механического производства целлюлозы используется древесина в виде бревен или щепы, которые подвергаются механической обработке путем измельчения камней (из бревен) или в рафинерах (из щепы) для отделения волокон. Механическую целлюлозу также можно отбелить для увеличения белизны, но с сохранением лигнина в целлюлозе. ^{[ 1 ]}

Промышленное производство механической целлюлозы началось в 1840-х годах с производства древесной массы путем измельчения. Это сделало древесные волокна основным сырьем для производства бумаги вместо текстильных волокон. Позже процессы химической варки стали доминировать для многих типов бумаги. ^{[ 2 ]} Сегодня заводов по производству древесной массы мало, но процессы механического производства целлюлозы с участием нефтепереработчиков по-прежнему играют важную роль в целлюлозно-бумажной промышленности . Механическая масса в основном используется в газетной и журнальной бумаге, а химико-механическая масса - в картоне и мягкой бумаге.

Механическая целлюлоза в бумажной промышленности

Механическая целлюлоза сильно отличается от целлюлозы, полученной химическими процессами ( сульфитный процесс и крафт-процесс ). Химические методы позволяют получить бумагу с более высокой прочностью и целлюлозой, которую можно отбеливать дальше, чем механическую целлюлозу. Преимущество механических процессов заключается в том, что они имеют высокий выход, обычно от 90 до 98%, что означает, что используется почти вся древесина. Выход крафт-процесса составляет всего около 50%, что делает потребность древесины в два раза выше для того же количества производимой целлюлозы. ^{[ 3 ]}

Еще одним преимуществом механической массы являются превосходные печатные свойства, что делает ее очень полезной для газетной и журнальной печати. Это связано с их хорошими свойствами впитывания чернил, а также с высокой непрозрачностью и низкой плотностью поверхности . Химико-механическая масса может давать бумагу с высокой жесткостью, что делает ее пригодной для изготовления картона и жесткого слоя в бумажной упаковке. ^{[ 1 ]}

Процессы механического производства целлюлозы имеют высокий выход, что в то же время означает, что весь лигнин все еще присутствует в целлюлозе и бумаге. Лигнин модифицируется под воздействием солнечного света, в результате чего бумага, изготовленная из механических отходов, становится склонной к пожелтению и хрупкости. ^{[ 3 ]} Механическую целлюлозу можно отбелить перекисью водорода или дитионитом натрия . ^{[ 1 ]} но яркость увеличивается лишь незначительно, и пожелтение невозможно предотвратить, поскольку лигнин все еще присутствует.

Механическое производство целлюлозы в основном используется в бумажной продукции с относительно коротким сроком службы, такой как газетная бумага, книги или брошюры, а также в мелованной бумаге для журналов и каталогов. Он также используется в качестве среднего слоя в картоне из-за его жесткости. Эти продукты используются в высокой степени, что делает механическую массу широко распространенной в переработанной бумаге и в качестве переработанных волокон для производства бумаги. Переработанные волокна в основном используются в производстве более простого картона, газет и папиросной бумаги . ^{[ 1 ]}

Недостатком процессов механической варки целлюлозы является то, что они требуют большого количества электроэнергии. Типичному рафинерному производству целлюлозы может потребоваться 2000 кВтч/массовую тонну целлюлозы. ^{[ 1 ]} Более крупный целлюлозно-бумажный комбинат может, включая производство бумаги, потреблять 200-300 МВт электроэнергии. Процессы химической варки целлюлозы часто могут генерировать достаточно энергии (пара и электричества), чтобы сделать завод энергетически самодостаточным. Эта энергия вырабатывается из остатков древесины (коры и щепы) и черного щелока , который в принципе составляет 50% поступающей древесины (поскольку выход составляет менее 50%, а большая часть остального попадает в черный щелок). ^{[ 4 ]} На целлюлозно-бумажных заводах большая часть электроэнергии преобразуется в тепло, создавая пар, который используется в бумагоделательных машинах.

Процессы механической варки целлюлозы

Существует ряд различных механических процессов: ^{[ 5 ]}

Каменная древесная масса (SGW) производится путем прессования древесины на вращающийся шлифовальный камень. Шлифовальные зерна проникают в поверхность древесины и разделяют волокна путем сочетания сжатия, нагрева и сдвига.
Древесная масса под давлением (PGW) производится так же, как и SGW, но измельчение осуществляется в камере под давлением с паром. Это делает процесс более эффективным и снижает потребление энергии.
Механическая масса рафинера (RMP) производится путем подачи древесной щепы в центр дискового рафинера, состоящего из двух дисков с канавками. Либо один диск вращается, а другой неподвижен, либо оба вращаются в противоположных направлениях. Древесная щепа под действием центробежной силы подталкивается к периферии и измельчается в пульпу между дисками.
Термомеханическую пульпу (ТМП) производят так же, как и РМП, но в атмосфере с повышенным давлением. Пульпу TMP можно производить в несколько этапов, из которых первый рафинер находится под давлением.
Химико-механическая целлюлоза (ХМП) производится на рафинерах, но перед рафинированием щепа пропитывается химикатами. Это смягчает древесину за счет растворения части лигнина. В результате доходность также падает ниже 90%.
Химио-термомеханическая целлюлоза (ХТМП) аналогична ХМП, но рафинирование проводится при повышенном давлении и используется меньше химикатов.
Отбеленная химико-термомеханическая целлюлоза (БХТМП) также включает стадию отбеливания.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Целлюлозно-бумажная химия и технология. Том 2, Химия и технология целлюлозы . Эк, Моника., Геллерштедт, Йоран., Хенрикссон, Гуннар. Берлин: Вальтер де Грюйтер. 2009. ISBN 9783110213423 . OCLC 607553694 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Мюллер, Лотар, 1954- (2 февраля 2015 г.). Белая магия: век бумаги . Шпенглер, Джессика. Кембридж, Великобритания. ISBN 9780745681832 . OCLC 902846600 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Перейти обратно: ^а ^б Бирманн, Кристофер Дж. (1996). Справочник по целлюлозно-бумажному производству (2-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 9780080533681 . OCLC 162129067 .
^ «Типы процессов целлюлозы | CEPI - КОНФЕДЕРАЦИЯ ЕВРОПЕЙСКОЙ БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ» . www.cepi.org . Проверено 11 июня 2019 г.
^ Уокер, JCF (2006). Первичная обработка древесины: принципы и практика (2-е изд.). Дордрехт: Спрингер. ISBN 9781402043932 . OCLC 209934701 .

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Целлюлозно-бумажная химия и технология. Том 2, Химия и технология целлюлозы . Эк, Моника., Геллерштедт, Йоран., Хенрикссон, Гуннар. Берлин: Вальтер де Грюйтер. 2009. ISBN 9783110213423 . OCLC 607553694 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )

[2] Мюллер, Лотар, 1954- (2 февраля 2015 г.). Белая магия: век бумаги . Шпенглер, Джессика. Кембридж, Великобритания. ISBN 9780745681832 . OCLC 902846600 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б Бирманн, Кристофер Дж. (1996). Справочник по целлюлозно-бумажному производству (2-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 9780080533681 . OCLC 162129067 .

[4] «Типы процессов целлюлозы | CEPI - КОНФЕДЕРАЦИЯ ЕВРОПЕЙСКОЙ БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ» . www.cepi.org . Проверено 11 июня 2019 г.

[5] Уокер, JCF (2006). Первичная обработка древесины: принципы и практика (2-е изд.). Дордрехт: Спрингер. ISBN 9781402043932 . OCLC 209934701 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]