Технология модифицированной непрерывной сульфатной варки

Прекращение использования молекулярного хлора и сокращение расхода диоксида хлора на отбелку является главной тенденцией в развитии технологии отбелки, и достигается, прежде всего, снижением содержания остаточного лигнина в целлюлозе перед отбелкой. Низкое значение числа каппа целлюлозы перед отбелкой обеспечивается использованием более селективной модифицированной сульфатной варки, кислородно-щелочной делигнификации, обработки целлюлозы ферментами, селективного предварительного гидролиза.

Повышение избирательности делигнификации при сульфатной непрерывной варке достигается использованием модифицированной варки (МСС), в которой выравнивание концентрации активной щелочи по ходу варки обеспечивается распределением подачи белого щелока в пропиточную камеру, линию загрузки пропиточная камера-варочный котел, в линию циркуляции зоны противоточной варки. Низкая концентрация лигнина в щелоке в конце варки достигается за счет проведения конечной стадии варки противоточным способом.

В варочной 2-х сосудной установке варка целлюлозы по технологии МСС производится сначала в зоне по направлению потока массы (прямоточная варка), затем – в противоточной зоне. Около 65 % от общего расхода активной щелочи на варку вводится в питательную линию пропиточной камеры, 15 % - в циркуляционную линию перекачки пропиточная камера-варочный котел 20 % - в зону противоточной варки. Продолжительность прямоточной варки составляла 60 минут, варки в противоточной зоне – 60 минут, продолжительность горячей диффузионной промывки – 3…4 часа. Температура в зонах варки была снижена до 164…166⁰С, в зоне диффузионной промывке увеличена до 140⁰С. Применение технологии МСС позволило снизить число каппа хвойной целлюлозы с 30…32 до 25…22 п.ед., лиственной целлюлозы с 20…22 до 14…16 п. ед. при сохранении прочностных свойств. Кроме того, отмечено повышение белимости целлюлозы по сравнению с целлюлозой с тем числом каппа, но полученной традиционной варкой.

Дальнейшее снижение числа каппа целлюлозы на 2…3 п.ед. при сохранении ее прочностных свойств возможно при добавке части активной щелочи в зону горячей диффузионной промывки и повышении температуры в этой зоне до 150⁰С (достигается установкой нового теплообменника) и снижением температуры в зонах варки. Этот способ получил название углубленной модифицированной варки (EMCC). Однако, этот способ не получил развития, так как оказалось достаточно сложным поддерживать градиент температур по зонам варки.

В технологии изотермической варки (ITC) фирма КАМЮР предложила ввести в зону противоточной промывки 1…2 % активной щелочи, повысить температуру в этой зоне до 155⁰С…160, и снизит температуру в варочных зонах до 155⁰С…160. В результате была получена хвойная целлюлоза с числом каппа 18…20 п.ед. при вязкости 1050…1100 дм³/г без снижения выхода.

Технология варки Lo-Solids

Эта варка является модификацией сульфатной варки, в которой используется распределенная подача белого щелока и противоточная варка для достижения следующих целей:

- однородного распределения температур и варочных химикатов;

- правильного профиля по активной щелочи;

- низкой температуры варки;

- низкой концентрации лигнина в конце варки.

В этом процессе также используется неоднократная экстракция щелока и распределенная подача промывного фильтрата для снижения концентрации растворенных веществ древесины на стадиях основной и остаточной делигнификации.

Основные принципы варки Lo-Solids

Для достижения этих целей растворенные вещества удаляются из варочного котла путем отбора отработанного варочного раствора в нескольких точках варочного котла. Черный щелок имеет высокую концентрацию сухих веществ и низкую остаточную концентрацию варочных химикатов. Отбор этих щелоков из котла позволяет изъять эти вещества из котла и предотвратить их вредное влияние в последующих зонах варки. В результате, количество растворенных веществ, присутствующих на стадиях основной и остаточной делигнификации, будет снижаться.

Помимо растворенных органических веществ, при отборе щелока из котла будут удаляться вода и щелочь. Возвращение жидкости в котел необходимо для сохранения требуемого гидромодуля. Добавка свежих химикатов также необходима с точки зрения продолжения варки. Нагретая смесь промывного фильтрата и белого щелока с низким содержанием растворенной органики вводится в котел после каждой точки отбора. Добавка этой жидкости снижает концентрацию органических веществ, остающихся в котле после отбора жидкости из котла. Одновременно, увеличивается гидромодуль до заданного значения.

Основной принципом варки Lo-Solids - многократный отбор отработанного варочного раствора из котла с последующим введением в котел предварительно подогретой смеси промывного фильтрата с белым щелоком. Для достижения желаемых целей производится регулирование процесса соответствующими количествами отбираемого щелока и добавляемого фильтрата, продолжительностью и концентрационными профилями растворенных веществ и эффективной щелочи. На стадиях основной и остаточной делигнификации концентрация растворенных веществ в щелоке снижается на 30 % по сравнению с обычной варкой.

Используемое оборудование Отбор щелока производится через существующие сита в варочных зонах, а промывной фильтрат вводится в систему через существующую систему варочной циркуляции. Эта варка может быть реализована на любом варочном котле, имеющем систему циркуляции жидкости. Этот варочный процесс может быть реализован на однососудных варочных установках (гидравлических и с паровой фазой), на двухсосудных гидравлических варочных установках для варки хвойной, лиственной древесины, а также смесей пород лиственных и хвойных пород древесины.

За счет улучшения отбора щелоков из котла, снижается на 15-25 % ХПК массы выдуваемой из котла.

Пропитка черным щелоком (BLI) При пропитке черным щелоком сульфид натрия адсорбируется на щепе. Предварительная пропитка черным щелоком приводит к ускорению делигнификации и улучшению селективности и к повышению прочностных свойств целлюлозы. Для пропитки используется черный щелок, отбираемый из котла в верхний испарительный циклон, из которого щелок насосом подается в пропиточную камеру. Продолжительность пропитки 45 минут. Избыток черного щелока отбирается из пропиточной камеры через сито, установленное в нижней части пропиточного резервуара, и направляется в нижний испарительный циклон. Это позволяет осуществлять пропитку при более высоком гидромодуле.

На практике, пропитку черным щелоком комбинируют с изотермической варкой, что позволяет повысить сопротивление раздиранию примерно на 10 %.

Бункер для шепы Diamondback

Эта конструкция обеспечивает равномерное перемещение столба щепы без использования каких- либо движущихся деталей. Благодаря такому преимуществам, как хорошая пропарка и легкое обслуживание эта система получила быстрое и широкое распостранение.

Lo-Level feed - эта новая система загрузки существенно упростила процесс непрерывной загрузки щепы в систему, находящуюся под давлением. Она требует меньше оборудования и площади для его размещения, и обеспечивает более гибкие условия эксплуатации, дает возможность увеличить производительность ПВД, снизить температуру варки и улучшить регенерацию тепла, т.е. снизить общий расход пара на варку. Своеобразная форма бункера и подача пара снизу обеспечивают разрушение зависания щепы и беспрепятственное перемещение щепы к дозатору. В существующих системах загрузки предварительная пропарка под давлением используется для удаления воздуха из щепы. Новый тип бункера щепы предполагает использование пара с более высоким давлением, что позволяет сократить время пропарки, кондиционирования щепы в простом бункере, работающем под атмосферным давлением и отказаться от применения пропарочной камеры и питателя низкого