Передовые методы химической целлюлозы:повышение прочности и долговечности при производстве бумаги

Введение:

Потратьте некоторое время на бумажные фабрики, и вскоре вы поймете, что все зависит от целлюлозы.    

В крупномасштабном производстве бумаги способ производства целлюлозы незаметно решает многие вещи в дальнейшем:прочность, текстуру и даже поведение бумаги во время переработки. Химическая варка целлюлозы является предпочтительным методом среди различных методов, используемых сегодня, где учитываются постоянство и долговечность.

В целлюлозно-бумажной промышленности большинство лиц, принимающих решения, уже знают основы. Однако в стремлении оптимизировать операции или устранить проблемы с качеством было бы полезно поближе взглянуть на то, как на самом деле работает процесс химической варки целлюлозы.

В этой статье дан обоснованный взгляд на эту тему. Мы пройдемся по ключевым процессам химической варки целлюлозы при производстве технической бумаги, шаг за шагом рассмотрим процесс крафт-целлюлозы в бумажной промышленности и, что наиболее важно, раскроем, как химическая целлюлоза влияет на качество и прочность бумаги в реальных производственных условиях.

Отправная точка:что на самом деле дает химическая целлюлоза

Проще говоря, древесина — это просто склеенные вместе волокна.

Этот «клей» — лигнин. Целью химической варки целлюлозы является удаление большей части волокна, сохраняя при этом волокна пригодными для использования. Звучит просто, но на самом деле здесь все может пойти не так или очень хорошо.

В более широком процессе производства промышленной бумаги этот этап задает тон. Если волокна здесь повреждены, никакая дальнейшая обработка или отделка не смогут полностью это исправить.

Вот почему фабрики тратят так много времени на отладку этой части процесса производства бумаги, даже если об этом не всегда говорят сторонние технические команды.

Сырье важнее, чем кажется

Говорят, что это всего лишь дерево, но именно так его воспринимают мельницы.

Вид используемой древесной массы, будь то хвойная или лиственная древесина, имеет существенное различие в результате.

• Мягкая древесина → более длинные волокна, лучшая прочность 
• Твердая древесина → более короткие волокна, более гладкая поверхность 

Прежде чем поступить в процесс химической варки целлюлозы, древесина проходит окорку и дробление. 

Ничего необычного там нет. Но постоянство размера чипа? В этом отношении операторы становятся разборчивыми.

Неровные чипсы готовятся неравномерно. А неравномерное приготовление означает неоднородную мякоть. Это одна из тех мелких деталей, которые незаметно влияют на всю цепочку производства бумаги.

Химические процессы целлюлозы при производстве бумаги.

Не существует универсальной техники. За прошедшие годы Миллс также остановился на ряде основных стратегий, каждая из которых имеет свои компромиссы.

Крафт-процесс

Это рабочая лошадка целлюлозно-бумажной промышленности.

Это не безупречно, но это точно. Используемые химические вещества (в первую очередь гидроксид натрия и сульфид натрия) способны разлагать лигнин, не разрушая при этом чрезмерное количество структуры волокна.

Еще одна причина, по которой заводы придерживаются крафта? Химическое восстановление. Возможность повторного использования химикатов имеет большое экономическое значение.

Сульфитный процесс

Здесь используется другой путь — кислый, а не щелочной.

Из него можно получить более яркую мякоть, что полезно для определенных сортов. Однако он менее снисходителен к колебаниям качества сырья. Это одна из причин, почему в настоящее время он не так популярен. 

Производство газированной массы

Чаще встречается в недревесных материалах.

Если вы имеете дело с сельскохозяйственными отходами, этот метод работает. Однако для высокопрочных изделий он не совсем подходит для крафта.

Шаг за шагом процесс производства крафт-целлюлозы в бумажной промышленности

Давайте разберем шаг за шагом процесс крафт-целлюлозы в бумажной промышленности — не просто в виде списка, а как он на самом деле происходит на фабриках.

Приготовление пищи (пищеварение)

Именно здесь происходит большая часть действий.

Древесную щепу готовят с использованием химикатов при высокой температуре и давлении. Идея состоит в том, чтобы растворить лигнин, не переваривая волокна.

И, честно говоря, этот баланс сложен. Нажмите слишком далеко, и прочность волокна упадет. Сдержите слишком много, и лигнин останется позади.

Стирка

После варки мякоть промывают.

Не только ради чистоты:на этом этапе удаляются остатки химикатов и растворенные материалы. Оставшаяся жидкость (черный щелок) не является отходами. Это часть цикла восстановления.

Проверка

Даже при контролируемом приготовлении не все получается равномерно.

Просеивание помогает удалить брак — необработанную стружку или частицы слишком большого размера. Это этап контроля качества, простой, но необходимый.

Отбеливание (иногда)

Не вся бумага обязательно должна быть ярко-белой.

Но когда это происходит, на помощь приходит отбеливание. На разных заводах используются разные последовательности в зависимости от затрат, правил и требований конечного использования.

Химическое восстановление

Именно здесь производство химической целлюлозы становится более экологичным, чем люди ожидают.

Химические вещества, использованные ранее, восстанавливаются и используются повторно. В процессе также вырабатывается энергия. Без этого шага экономика процесса производства промышленной бумаги выглядела бы совсем иначе.

Как это применимо к полному процессу производства бумаги

Как только варка целлюлозы завершена, процесс движется вперед, но он влечет за собой все, что было на этом этапе.

Остальные этапы процесса производства бумаги включают:

• Переработка волокна 
• Формирование листа 
• Нажатие 
• Сушка 
• Обработка поверхности 

Если качество целлюлозы нестабильно, операторы начнут замечать здесь проблемы — плохое склеивание, разрывы, неровные листы. Все это уходит корнями в прошлое.

Как химическая целлюлоза влияет на качество и прочность бумаги

Здесь все напрямую связано с результатами бизнеса.

Понимание того, как химическая целлюлоза влияет на качество и прочность бумаги, является не только технической задачей, но и практической.

Длина и прочность волокна

Химическое производство целлюлозы обычно сохраняет длину волокна лучше, чем механические методы.

Это приводит к более прочной бумаге. Особенно важно для упаковочных сортов.

Чистота волокон

Удаление лигнина улучшает соединение волокон.

Лучшее соединение означает меньшее количество слабых мест в листе. Это то, что вы быстро заметите в производстве.

Стабильность яркости

Меньше лигнина =меньше пожелтения со временем.

Для приложений печати это имеет большее значение, чем думают люди.

Гибкость

С химически обработанными волокнами легче работать при формировании листов.

Они гнутся, а не ломаются, что снижает потери при производстве.

Технологии меняют подход предприятий к этой проблеме

Несмотря на то, что основы не сильно изменились, методы производства химической целлюлозы на заводах изменились.

Например, варочные котлы непрерывного действия заменили системы периодического действия на многих предприятиях. Они обеспечивают лучшую последовательность, хотя и имеют свои проблемы.

Затем следует кислородная делигнификация, которая существенно снижает нагрузку на этапы отбеливания. Это небольшое изменение, но оно улучшает как затраты, так и экологические показатели.

Цифровой мониторинг — еще одна область, которая незаметно оказывает влияние. Данные в реальном времени теперь используются операторами, а не просто опытом.

Устойчивое развитие – больше не просто модное слово

Целлюлозно-бумажная промышленность не обошлась без экологической критики. 

В частности, химическая целлюлоза считалась ресурсоемкой. Частично это осталось, однако многое изменилось.

• Системы химической рекуперации более эффективны 
• Повторное использование воды встречается чаще 
• Процессы отбеливания стали чище, чем раньше 

Он не идеален, но и уже не тот, что был раньше.

Проблемы, которые нелегко решить

Даже сегодня заводы сталкиваются с несколькими постоянными проблемами:

• Изменчивость сырья 
• Рост затрат на химикаты 
• Регулирующее давление 
• Высокие капитальные вложения 

Это не новые проблемы. Но именно поэтому контроль процессов так важен.

Заключение

Производство химической целлюлозы не всегда привлекает внимание за пределами технических кругов, но оно играет центральную роль в современном производстве бумаги.

Будь то выбор между альтернативными методами химической варки целлюлозы, применяемыми при производстве промышленной бумаги, или даже пошаговый процесс крафт-целлюлозы в бумажной промышленности, каждый этап процесса принятия решения влияет на конечный продукт.

А если внимательно посмотреть на то, как химическая целлюлоза влияет на качество и прочность бумаги, становится ясно:это не просто один шаг в этом процессе. Этот шаг определяет все, что произойдет дальше.

Для компаний, занимающихся производством промышленной бумаги, правильное решение этой проблемы зависит не столько от теории, сколько от последовательности, контроля и опыта.