Табела 1 даје преглед врста изложености које се могу очекивати у свакој области производње целулозе и папира. Иако се изложеност може навести као специфична за одређене производне процесе, изложеност запосленима из других области се такође може појавити у зависности од временских услова, близине извора изложености и да ли раде у више од једне области процеса (нпр. контрола квалитета, општа радна снага). базен и особље за одржавање).

Табела 1. Потенцијалне опасности по здравље и безбедност у производњи целулозе и папира, према области процеса

РМП = механичка прерада пулпе; ЦМП = хемијско-механичко пулпирање; ЦТМП = хеми-термомеханичко пулпирање.

Изложеност потенцијалним опасностима наведеним у табели 1 вероватно ће зависити од степена аутоматизације постројења. Историјски гледано, индустријска производња целулозе и папира била је полуаутоматски процес који је захтевао много ручних интервенција. У таквим објектима, оператери би седели на отвореним панелима поред процеса како би видели ефекте својих акција. Вентили на врху и на дну шаржног дигестора би се отварали ручно, а током фаза пуњења гасови у дигестору би били истиснути долазним чипсом (слика 1). Хемијски нивои би се прилагођавали на основу искуства, а не узорковања, а прилагођавања процеса би зависила од вештине и знања оператера, што је понекад доводило до поремећаја. На пример, прекомерно хлорисање пулпе би изложило раднике низводно повећаним нивоима средстава за избељивање. У већини модерних млинова, напредак од ручно контролисаних до електронски контролисаних пумпи и вентила омогућава даљински рад. Потреба за контролом процеса унутар уских толеранција захтевала је компјутере и софистициране инжењерске стратегије. Одвојене контролне собе се користе за изолацију електронске опреме од окружења за производњу целулозе и папира. Сходно томе, оператери обично раде у климатизованим контролним собама које нуде уточиште од буке, вибрација, температуре, влаге и излагања хемикалијама које су својствене раду млина. Остале контроле које су побољшале радно окружење описане су у наставку.

Слика 1. Поклопац за отварање радника на ручно контролисаном шаржном дигестору.

МацМиллан Блоедел архива

Безбедносне опасности, укључујући тачке угриза, мокре површине за ходање, покретну опрему и висине су уобичајене током операција целулозе и папира. Заштита око покретних транспортера и делова машина, брзо чишћење од изливања, површине за ходање које омогућавају одводњавање и заштитне ограде на стазама поред производних линија или на висини су од суштинског значаја. За одржавање транспортера струготине, ролни папирних машина и свих других машина са покретним деловима морају се поштовати процедуре закључавања. Мобилна опрема која се користи за складиштење чипова, пристајање и отпрему, складиштење и друге операције треба да има заштиту од превртања, добру видљивост и сирене; саобраћајне траке за возила и пешаке треба да буду јасно обележене и потписане.

Бука и топлота су такође свеприсутне опасности. Главна инжењерска контрола су кућишта оператера, као што је горе описано, обично доступна у областима припреме дрвета, целулозе, бељења и формирања плоча. Доступне су и климатизоване затворене кабине за мобилну опрему која се користи за гомилу иверице и друге послове у дворишту. Изван ових затворених просторија, радницима је обично потребна заштита слуха. Рад у топлим процесима или отвореним просторима и операцијама одржавања пловила захтева да радници буду обучени да препознају симптоме топлотног стреса; у таквим областима, распоред рада треба да омогући периоде аклиматизације и одмора. Хладно време може створити опасност од промрзлина при пословима на отвореном, као и магловити услови у близини гомила струготине, које остају топле.

Дрво, његови екстракти и повезани микроорганизми су специфични за операције припреме дрвета и почетне фазе пулпе. Контрола изложености зависиће од конкретне операције и може укључивати кабине оператера, кућиште и вентилацију тестера и транспортера, као и затворено складиштење струготине и мало залиха струготине. Употреба компримованог ваздуха за чишћење дрвене прашине ствара велику изложеност и треба је избегавати.

Операције хемијског варења представљају прилику за излагање хемикалијама за варење, као и гасовитим нуспроизводима процеса кувања, укључујући редукована (купање пулпе) и оксидована (сулфитна пулза) једињења сумпора и испарљиве органске материје. На стварање гаса може утицати низ радних услова: врста дрвета које се користи; количина пулпираног дрвета; количина и концентрација примењеног белог течности; количина времена потребног за пулпирање; и максимална достигнута температура. Поред аутоматских вентила за затварање дигестора и контролних просторија оператера, друге контроле за ове области укључују локалну издувну вентилацију у шаржним дигесторима и резервоарима за дување, способне да испуштају ваздух брзином ослобађања гасова из посуде; негативни притисак у котловима за рекуперацију и сулфит-СО₂ киселински торњеви за спречавање цурења гаса; проветрена потпуна или делимична кућишта преко перача за пост-дигестију; континуирани монитори гаса са алармима где може доћи до цурења; и планирање и обука реаговања у ванредним ситуацијама. Оператери који узимају узорке и спроводе тестове треба да буду свесни могућности излагања киселини и каустику у процесима и токовима отпада, као и могућности нежељених реакција као што је гас водоник сулфид (Х₂С) производња ако црна течност из крафт пулпе дође у контакт са киселинама (нпр. у канализацији).

У областима хемијског опоравка, киселе и алкалне хемикалије процеса и њихови нуспроизводи могу бити присутни на температурама већим од 800°Ц. Пословне обавезе могу захтевати од радника да дођу у директан контакт са овим хемикалијама, због чега је одећа за тешке услове рада неопходна. На пример, радници грабуљају распршени растопљени млаз који се скупља на дну котлова, ризикујући тако хемијске и термичке опекотине. Радници могу бити изложени прашини када се натријум сулфат дода концентрованој црној течности, а свако цурење или отварање ће ослободити штетне (и потенцијално фаталне) смањене гасове сумпора. Потенцијал за експлозију воденог мириса увек постоји око котла за опоравак. Цурење воде у зидовима цеви котла је довело до неколико смртоносних експлозија. Котлове за рекуперацију треба угасити на било коју индикацију цурења и применити посебне процедуре за преношење смећа. Утовар креча и других каустичних материјала вршити затвореним и вентилисаним транспортерима, лифтовима и складишним кантама.

У постројењима за избељивање, радници на терену могу бити изложени агенсима за избељивање, као и хлорисаним органским материјама и другим нуспроизводима. Процесне варијабле као што су хемијска снага бељења, садржај лигнина, температура и конзистенција пулпе се стално прате, а оператери прикупљају узорке и врше лабораторијска испитивања. Због опасности од многих коришћених агенаса за избељивање, требало би да буду постављени континуирани монитори аларма, свим запосленима треба да се издају респиратори за евакуацију, а оператери треба да буду обучени за процедуре реаговања у хитним случајевима. Кућишта са надстрешницом са наменском издувном вентилацијом су стандардне инжењерске контроле које се налазе на врху сваког торња за бељење и фазе прања.

Изложеност хемикалијама у машинској соби фабрике целулозе или папира укључује пренос хемикалија из фабрике за избељивање, адитиве за производњу папира и хемијску смешу у отпадној води. Прашина (целулоза, пунила, премази) и издувни гасови из мобилне опреме присутни су у сувим и завршним операцијама. Чишћење између серија производа може се обавити растварачима, киселинама и алкалијама. Контроле у ​​овој области могу укључивати потпуно ограђивање преко сушара; вентилисана ограђена просторија у којој се истоварују, вагају и мешају адитиви; употреба адитива у течном, а не у облику праха; употреба мастила и боја на бази воде, а не на бази растварача; и елиминисање употребе компримованог ваздуха за чишћење исеченог и отпадног папира.

Производња папира у фабрикама рециклираног папира је генерално прашњавија од конвенционалне производње папира користећи новопроизведену целулозу. Изложеност микроорганизмима може се десити од почетка (сакупљање и одвајање папира) до краја (производња папира) производног ланца, али је изложеност хемикалијама мање важна него у конвенционалној производњи папира.

Фабрике целулозе и папира запошљавају обимну групу за одржавање за сервисирање своје процесне опреме, укључујући столаре, електричаре, механичаре инструмената, изолаторе, машинисте, зидаре, механичаре, млинове, молере, цевоводе, механичаре за хлађење, лимаре и завариваче. Заједно са њиховим изложеностима специфичним за трговину (види Обрада метала обрада метала  Занимања поглавља), ови трговци могу бити изложени било којој опасности у вези са процесом. Како су операције млина постале аутоматизованије и затворене, операције одржавања, чишћења и осигурања квалитета постале су највише изложене. Заустављање постројења за чишћење посуда и машина је од посебне забринутости. У зависности од организације млина, ове операције може обављати интерно особље за одржавање или производно особље, иако је уговарање подуговора са особљем које није у фабрици, које може имати мање услуга подршке здрављу и безбедности на раду, уобичајено.

Поред изложености процеса, операције фабрике целулозе и папира подразумевају неке значајне изложености за особље за одржавање. Пошто процеси обраде целулозе, опоравка и котлова укључују високу топлоту, азбест се у великој мери користио за изолацију цеви и судова. Нерђајући челик се често користи у судовима и цевима током процеса целулозе, опоравка и бељења, а донекле иу производњи папира. Познато је да заваривање овог метала ствара паре хрома и никла. Током прекида рада на одржавању, спрејеви на бази хрома могу се применити да би заштитили под и зидове котлова за рекуперацију од корозије током пуштања у рад. Мерење квалитета процеса у производној линији се често врши коришћењем инфрацрвених и радио-изотопских мерача. Иако су мерачи обично добро заштићени, механичари инструмента који их сервисирају могу бити изложени зрачењу.

Неке посебне изложености могу се појавити и међу запосленима у другим операцијама подршке млиновима. Радници електричних котлова рукују кором, отпадним дрветом и муљем из система за третман отпадних вода. У старијим млиновима радници уклањају пепео са дна котлова, а затим поново затварају котлове наношењем мешавине азбеста и цемента око решетке котла. У савременим енергетским котловима, овај процес је аутоматизован. Када се материјал уноси у котао са превисоким нивоом влаге, радници могу бити изложени повратним ударима продуката непотпуног сагоревања. Радници одговорни за третман воде могу бити изложени хемикалијама као што су хлор, хидразин и разне смоле. Због реактивности ЦлО₂, ЦлО₂ генератор се обично налази у ограниченом подручју, а оператер је стациониран у удаљеној контролној соби са екскурзијама за прикупљање узорака и сервисирање филтера за слану погачу. Натријум хлорат (јаки оксидатор) који се користи за стварање ЦлО₂ може постати опасно запаљив ако се дозволи да се пролије на било који органски или запаљив материјал и затим се осуши. Сва просута средства треба да се навлаже пре него што се наставе радови на одржавању, а сву опрему треба темељно очистити након тога. Мокру одећу треба држати мокром и одвојено од уличне одеће, док се не опере.

Назад

Пошто су многе хемикалије за избељивање реактивне и опасне за транспорт, производе се на лицу места или у близини. Хлор диоксид (ЦлО₂), натријум хипохлорит (НаОЦл) и перкиселине се увек производе на лицу места, док се хлор (Цл₂) и натријум хидроксид или каустик (НаОХ) се обично производе ван локације. Тало ​​уље, производ добијен од смоле и масних киселина које се екстрахују током крафт кувања, може се рафинисати на локацији или ван ње. Терпентин, лакша фракција крафт нуспроизвода, често се сакупља и концентрише на лицу места, и рафинише на другим местима.

Хлор-диоксид

Хлор диоксид (ЦлО₂) је веома реактиван гас зеленкасто-жуте боје. Токсичан је и корозиван, експлодира у високим концентрацијама (10%) и брзо се редукује у Цл₂ и О₂ у присуству ултраљубичастог светла. Мора се припремити као разблажен гас и ускладиштити као разблажену течност, што онемогућава транспорт у расутом стању.

ЦлО₂ настаје редукцијом натријум хлората (На₂ЦлО₃) са било којим СО₂, метанол, со или хлороводонична киселина. Гас који излази из реактора се кондензује и чува као 10% течни раствор. Модерни ЦлО₂ генератори раде са ефикасношћу од 95% или већом, а мала количина Цл₂ који се производи ће се сакупљати или испирати из одводног гаса. Може доћи до нежељених реакција у зависности од чистоће хемикалија за напајање, температуре и других варијабли процеса. Нуспроизводи се враћају у процес, а истрошене хемикалије се неутралишу и одводе у канализацију.

Натријум хипохлорит

Натријум хипохлорит (НаОЦл) се производи комбиновањем Цл₂ са разблаженим раствором НаОХ. То је једноставан, аутоматизован процес који не захтева готово никакву интервенцију. Процес се контролише одржавањем каустичне концентрације тако да резидуални Цл₂ у процесној посуди је минимизирана.

Хлор и каустик

Хлор (Цл₂), који се користи као средство за избељивање од раних 1800-их, је веома реактиван, токсичан гас зелене боје који постаје корозиван када је присутна влага. Хлор се обично производи електролизом раствора соли (НаЦл) у Цл₂ и НаОХ у регионалним постројењима и транспортује се до купца као чиста течност. За производњу Цл користе се три методе₂ на индустријском нивоу: живина ћелија, ћелија дијафрагме и најновији развој, мембранска ћелија. Цл₂ увек се производи на аноди. Затим се хлади, пречишћава, суши, течни и транспортује у млин. У великим или удаљеним фабрикама целулозе могу се градити локални објекти, а Цл₂ може се транспортовати као гас.

Квалитет НаОХ зависи од тога који се од три процеса користи. У старијој методи живиних ћелија, натријум и жива се комбинују и формирају амалгам који се разлаже водом. Добијени НаОХ је скоро чист. Један од недостатака овог процеса је што жива контаминира радно место и што је резултирало озбиљним еколошким проблемима. НаОХ произведен из ћелије дијафрагме је уклоњен са истрошеним раствором соли и концентрован да би се омогућило да се со кристализује и одвоји. Азбест се користи као дијафрагма. Најчистији НаОХ се производи у мембранским ћелијама. Полупропусна мембрана на бази смоле омогућава јонима натријума да прођу без јона соли или хлора и комбинују се са водом која је додата у катодну комору да би се формирао чисти НаОХ. Гас водоник је нуспроизвод сваког процеса. Обично се третира и користи или у другим процесима или као гориво.

Производња високог уља

Крафт пулпирање високо смоластих врста као што је бор производи натријумове сапуне од смоле и масних киселина. Сапун се сакупља из резервоара за складиштење црне течности и из резервоара за скидање сапуна који се налазе у испаривачу процеса хемијског опоравка. Рафинисани сапун или тал уље се могу користити као адитив за гориво, средство за контролу прашине, стабилизатор пута, везиво за коловоз и флукс за кровове.

У фабрици за прераду сапун се складишти у примарним резервоарима како би се црна течност таложила на дно. Сапун се диже и прелива у други резервоар за складиштење. Сумпорна киселина и декантирани сапун се уносе у реактор, загревају на 100°Ц, мешају и затим остављају да се слегну. Након таложења преко ноћи, сирово тал уље се декантира у посуду за складиштење и остави да одстоји још један дан. Горња фракција се сматра сувим сировим тал уљем и пумпа се у складиште, спремна за отпрему. Кувани лигнин у доњој фракцији ће постати део следеће серије. Истрошена сумпорна киселина се пумпа у резервоар за складиштење, а сваком увученом лигнину се дозвољава да се слегне на дно. Лигнин који је остао у реактору се концентрише за неколико кувара, раствори у 20% каустика и врати у примарни резервоар за сапун. Повремено се сакупљена црна течност и заостали лигнин из свих извора концентришу и сагоревају као гориво.

Терпентин Рецовери

Гасови из дигестора и кондензат из испаривача црне течности могу се сакупљати за добијање терпентина. Гасови се кондензују, комбинују, затим уклањају терпентин, који се поново кондензује, сакупља и шаље у декантер. Горња фракција декантера се извлачи и шаље у складиште, док се доња фракција рециклира у декантер. Сирови терпентин се складишти одвојено од остатка система за сакупљање јер је штетан и запаљив и обично се прерађује ван локације. Сви гасови који се не могу кондензовати се сакупљају и спаљују у електричним котловима, пећи за креч или наменској пећи. Терпентин се може прерадити за употребу у камфору, синтетичким смолама, растварачима, средствима за флотацију и инсектицидима.

Назад

Поред добијања течности, млинови целулозе опорављају значајан део енергије из сагоревања отпадних материја и нуспроизвода процеса у електричним котловима. Материјали као што су кора, дрвени отпад и осушени муљ сакупљени из система за пречишћавање отпадних вода могу бити спаљени да би се обезбедила пара за напајање електричних генератора.

Фабрике целулозе и папира троше огромне количине свеже воде. Фабрика бељене крафт целулозе од 1,000 тона дневно може да користи више од 150 милиона литара воде дневно; фабрику хартије још више. Да би се спречили негативни ефекти на опрему млинова и да би се одржао квалитет производа, улазна вода мора бити третирана како би се уклонили загађивачи, бактерије и минерали. Примењује се неколико третмана у зависности од квалитета воде која долази. Седиментациони слојеви, филтери, флокуланти, хлор и јоноизмењивачке смоле се користе за пречишћавање воде пре него што се она употреби у процесу. Вода која се користи у котловима за напајање и рекуперацију се даље третира са хватачима кисеоника и инхибиторима корозије као што су хидразин и морфолин да би се избегло стварање наслага у цевима котла, да би се смањила корозија метала и спречило преношење воде у парну турбину. .

Назад

Крајњи производи фабрика целулозе и папира зависе од процеса целулозе и могу укључивати тржишну целулозу и разне врсте производа од папира или картона. На пример, релативно слаба механичка пулпа се претвара у производе за једнократну употребу као што су новине и марамице. Крафт пулпа се претвара у вишенаменске папирне производе као што су висококвалитетни папир за писање, књиге и торбе за намирнице. Сулфитна пулпа, која је првенствено целулоза, може се користити у низу различитих крајњих производа укључујући специјални папир, рајон, фотографски филм, ТНТ, пластику, лепкове, па чак и мешавине за сладолед и колаче. Хеми-механичка пулпа је изузетно чврста, идеална за структурну подршку неопходну за валовити картон. Влакна у пулпи од рециклираног папира су обично краћа, мање флексибилна и мање водопропусна, па се стога не могу користити за висококвалитетне производе од папира. Рециклирани папир се стога углавном користи за производњу производа од меког папира као што су марамице, тоалетни папир, папирни пешкири и салвете.

Да би се произвела тржишна пулпа, суспензија пулпе се обично још једном просеја и њена конзистенција се подешава (4 до 10%) пре него што буде спремна за машину за пулпу. Пулпа се затим шири на покретни метални екран или пластичну мрежу (познату као „жица“) на „влажном крају“ машине за пулпу, где оператер прати брзину покретне жице и садржај воде у пулпи ( слика 1; у горњем левом углу се виде пресе и поклопац сушаре; у савременим млиновима оператери проводе доста времена у контролним просторијама). Вода и филтрат се провлаче кроз жицу, остављајући мрежу влакана. Лист пулпе се пропушта кроз низ ротирајућих ваљака („преса“) који истискују воду и ваздух док конзистенција влакана не буде 40 до 45%. Лист се затим провлачи кроз низ вишеспратних сушара са топлим ваздухом док конзистенција не буде 90 до 95%. Коначно, непрекидни лист пулпе се исече на комаде и слаже у бале. Бале пулпе се компримују, увијају и пакују у снопове за складиштење и транспорт.

Слика 1. Мокри крај машине за пулпу која приказује влакнасту подлогу на жици.

Цанфор библиотека

Иако је у принципу слична изради листова целулозе, израда папира је знатно сложенија. Неки млинови користе различите врсте пулпе за оптимизацију квалитета папира (нпр. мешавина тврдог, меког дрвета, крафт, сулфита, механичке или рециклиране пулпе). У зависности од врсте пулпе која се користи, потребан је низ корака пре формирања папирног листа. Генерално, сушена тржишна пулпа се рехидрира, док се пулпа високе конзистенције из складиштења разблажује. Влакна пулпе се могу тући да би се повећала површина везивања влакана и тиме побољшала чврстоћа папирног листа. Пулпа се затим меша са "мокрим" адитивима (табела 1) и пропушта кроз коначни сет сита и средстава за чишћење. Пулпа је тада спремна за машину за папир.

Табела 1. Адитиви за производњу папира

Распршивач протока и грло распоређују танку суспензију (1 до 3%) рафинисане пулпе на покретну жицу (слично машини за пулпу, само при много већој брзини, понекад и већој од 55 км/х) која формира влакна у танак филцани лим. Лист се креће кроз низ ваљака за пресовање до одељка за сушење, где низ ролни загрејаних паром испарава већину преостале воде. У овој фази су водоничне везе између влакана у потпуности развијене. На крају, папир се каландира и намота. Каландирање је процес којим се површина папира глача и смањује његова дебљина. Осушени, каландрирани папирни лист се намотава на котур, етикетира и транспортује у складиште (слика 2; забележите отпадни папир испод котура и незатворену контролну таблу оператера). „Дри-енд” адитиви се могу додати пре каландрања на машини за папир или у одвојеним „ван-машинским” операцијама премазивања у сектору прераде у индустрији.

Слика 2. Суви крај машине за папир који приказује пун колут папира и оператера који користи ваздушни секач за сечење.

Георге Астракианакис

У процесу производње папира користе се разне хемикалије како би се папиру обезбедиле специфичне површинске карактеристике и својства листа. Најчешће коришћени адитиви (табела 1) се обично користе у процентима, мада неки као што су глина и талк могу допринети чак 40% сувој тежини одређених папира. Табела 1 такође указује на разноликост хемијских адитива који се могу користити за специфичне производне сврхе и производе; неки од њих се користе у веома ниским концентрацијама (нпр. слимициди се додају процесној води у деловима на милион).

Процес израде картона је сличан оном при прављењу папира или целулозе. Суспензија пулпе и воде се распршује на путујућу жицу, вода се уклања, а лист осуши и чува у ролни. Процес се разликује по начину на који се плоча формира да би се добила дебљина, у комбиновању више слојева и у процесу сушења. Плоча се може направити од једнослојних или вишеслојних лимова са или без језгра. Листови су обично висококвалитетна крафт пулпа (или мешавина крафта и ЦТМП), док је језгро направљено или од мешавине полухемијске и јефтине рециклиране целулозе или од потпуно рециклиране пулпе и другог отпадног материјала. Премази, парне баријере и вишеслојеви се додају у складу са крајњом употребом да би се садржај заштитио од воде и физичког оштећења.

Назад

Бељење је вишестепени процес који рафинише и осветљава сирову пулпу. Циљ је да се раствори (хемијска пулпа) или модификује (механичка пулпа) лигнин браон боје који није уклоњен током пулпе, уз одржавање интегритета пулпних влакана. Млин производи пулпу по мери мењајући редослед, концентрацију и време реакције средстава за избељивање.

Свака фаза бељења је дефинисана својим агенсом за бељење, пХ (киселошћу), температуром и трајањем (табела 1). После сваке фазе бељења, пулпа се може испрати каустиком да би се уклониле истрошене хемикалије за бељење и растворени лигнин пре него што пређе у следећу фазу. Након последње фазе, пулпа се пумпа кроз низ сита и средстава за чишћење како би се уклонили сви загађивачи као што су прљавштина или пластика. Затим се концентрише и транспортује у складиште.

Табела 1. Средства за избељивање и услови њихове употребе

* Концентрација влакана у воденом раствору.

Историјски гледано, најчешћа секвенца бељења која се користи за производњу тржишне бељене крафт пулпе заснива се на петостепеном ЦЕДЕД процесу (погледајте табелу 1 за дефиницију симбола). Прве две фазе бељења завршавају процес делигнификације и сматрају се продужетком пулпе. Због забринутости за животну средину због хлорисаних органских материја у отпадним водама фабрика целулозе, многе фабрике замењују хлор диоксид (ЦлО₂) за део хлора (Цл₂) који се користи у првој фази бељења (Ц_DЕДЕД) и користите кисеоник (О₂) предтретман током прве каустичне екстракције (Ц_DE_OДЕД). Тренутни тренд у Европи и Северној Америци је ка потпуној супституцији са ЦлО₂ (нпр. ДЕДЕД) или елиминација оба Цл₂ и ЦлО₂. Где ЦлО₂ се користи сумпор диоксид (СО₂) се додаје током завршне фазе прања као „антихлор“ да би се зауставио ЦлО₂ реакцију и за контролу пХ. Новоразвијене секвенце за избељивање без хлора (нпр. ОАЗКП, ОКПЗП, где је К = хелација) користе ензиме, О₂, озон (О₃), водоник пероксид (Х₂O₂), перкиселине и хелатна средства као што је етилен диамин тетрасирћетна киселина (ЕДТА). Бељење потпуно без хлора је усвојено у осам млинова широм света до 1993. Пошто ове новије методе елиминишу киселе кораке бељења, испирање киселином је неопходан додатак почетним фазама крафт бељења како би се омогућило уклањање метала везаних за целулозу.

Сулфитне пулпе се генерално лакше избељују од крафт пулпе због нижег садржаја лигнина. Кратке секвенце бељења (нпр. ЦЕХ, ДЦЕХД, П, ХП, ЕПОП) се могу користити за већину врста папира. За сулфитне пулпе за отапање које се користе у производњи рајона, целофана и тако даље, уклањају се и хемицелулоза и лигнин, што захтева сложеније секвенце бељења (нпр.₁C₂ЕЦХДА). Завршно испирање киселине је и за контролу метала и за антихлорне сврхе. Оптерећење ефлуента за сулфитне пулпе за отапање је много веће јер се троши толико сировог дрвета (типични принос 50%) и користи се више воде.

Термин сјајније користи се за описивање бељења механичких и других високоприносних пулпа, јер се беле уништавањем хромофорних група без растварања лигнина. Средства за посветљивање укључују Х₂O₂ и/или натријум хидросулфит (НаС₂O₄). Историјски гледано, цинк хидросулфит (ЗнС₂O₄) се обично користио, али је у великој мери елиминисан због своје токсичности у отпадним водама. Пре избељивања се додају хелатни агенси да неутралишу било који метални јони, чиме се спречава стварање обојених соли или распадање Х.₂O₂. Ефикасност механичког бељења пулпе зависи од врсте дрвета. Тврдо дрво (нпр. топола и памук) и меко дрво (нпр. смрча и балзам) са ниским садржајем лигнина и екстраката могу се избелити на виши ниво сјаја од смоластог бора и кедра.

Назад

Пулпирање је процес којим се везе унутар структуре дрвета разбијају било механички или хемијски. Хемијска пулпа се може произвести било алкалним (тј. сулфат или крафт) или киселим (тј. сулфити) процесима. Највећи удео пулпе се производи сулфатном методом, затим механичком (укључујући полухемијску, термомеханичку и механичку) и сулфитном методом (слика 1). Процеси пулпе се разликују по приносу и квалитету производа, а за хемијске методе, у коришћеним хемикалијама и пропорцији која се може повратити за поновну употребу.

Слика 1. Капацитети целулозе широм света, према врсти пулпе

Мецханицал Пулпинг

Механичка пулпа се производи млевењем дрвета о камен или између металних плоча, чиме се дрво раздваја на појединачна влакна. Акција смицања разбија целулозна влакна, тако да је резултујућа пулпа слабија од хемијски одвојене пулпе. Лигнин који повезује целулозу са хемицелулозом није растворен; само омекшава, дозвољавајући влакнима да се измрву из дрвене матрице. Принос (удео оригиналног дрвета у пулпи) је обично већи од 85%. Неке механичке методе пулпе такође користе хемикалије (тј. хемијско-механичке пулпе); њихови приноси су мањи јер уклањају више нецелулозних материјала.

У изради целулозе од камене подлоге (СГВ), најстаријој и историјски најчешћој механичкој методи, влакна се уклањају из кратких трупаца притиском на ротирајући абразивни цилиндар. У рафинеријском механичком процесу обраде целулозе (РМП, слика 2), које је стекло популарност након што је постало комерцијално одрживо 1960-их, дрвна сечка или пиљевина се убацују кроз центар рафинерије дискова, где се уситњавају на ситније комаде док се истискују. прогресивно суже шипке и жлебови. (На слици 2, рафинерије су затворене у средини слике, а њихови велики мотори су на левој страни. Чипови се доводе кроз цеви великог пречника, а пулпа излази из мањих.) Модификација РМП-а је термомеханичко пулпирање (ТМП ), у којој се чипс пари пре и током рафинације, обично под притиском.

Слика 2. Механичка пулизација рафинерије

Цанфор библиотека

Једна од најранијих метода за производњу хемијско-механичке пулпе укључивала је претходно парење трупаца пре него што их прокува у хемијској течности за пулпу, а затим их млевење у каменим млиновима да би се произвела целулоза од „хемијског млевеног дрвета“. Модерно хемијско-механичко пулпирање користи диск рафинере са хемијским третманом (нпр. натријум бисулфит, натријум хидроксид) било пре, током или после рафинације. Пулпе произведене на овај начин се називају или хемијско-механичке пулпе (ЦМП) или хемијско-термомеханичке пулпе (ЦТМП), у зависности од тога да ли је рафинација обављена на атмосферском или повишеном притиску. Специјализоване варијације ЦТМП-а су развиле и патентирале бројне организације.

Хемијско пулпирање и опоравак

Хемијска пулпа се производи хемијским растварањем лигнина између дрвених влакана, чиме се омогућава да се влакна раздвоје релативно неоштећена. Пошто се већина невлакнастих компоненти дрвета уклања у овим процесима, приноси су обично реда 40 до 55%.

У хемијском пулирању, чипс и хемикалије у воденом раствору се кувају заједно у посуди под притиском (дигестер, слика 3) која може да ради на бази или континуирано. У серијском кувању, дигестор се пуни чипсом кроз горњи отвор, додају се хемикалије за варење и садржај се кува на повишеној температури и притиску. Када је кување завршено, притисак се ослобађа, "издувавајући" делигнификовану пулпу из дигестора у резервоар за држање. Затим се секвенца понавља. У континуираном варењу, претходно парени чипс се уноси у дигестор континуираном брзином. Чипс и хемикалије се мешају заједно у зони импрегнације на врху дигестора, а затим пролазе кроз горњу зону за кување, доњу зону за кување и зону за прање пре него што се дувају у резервоар за дување.

Слика 3. Континуални крафт дигестор, са транспортером струготине у изградњи

Цанфор библиотека

Хемикалије за варење се извлаче у већини операција хемијског пулпе данас. Главни циљеви су да се поврати и реконституишу хемикалије за варење из истрошене течности за кување и да се поврати топлотна енергија сагоревањем раствореног органског материјала из дрвета. Настала пара и електрична енергија задовољавају неке, ако не и све, енергетске потребе млина.

Пулпирање и опоравак сулфата

Процес сулфата производи јачу, тамнију пулпу од других метода и захтева хемијски опоравак да би се економски такмичио. Метода је еволуирала од пулпе соде (која користи само натријум хидроксид за варење) и почела је да добија на значају у индустрији од 1930-их до 1950-их са развојем процеса бељења хлор-диоксида и хемијског опоравка, који је такође производио пару и енергију за млин. Развој метала отпорних на корозију, као што је нерђајући челик, за руковање киселим и алкалним окружењима у фабрици целулозе такође је одиграо улогу.

Мешавина за кување (бела течност) је натријум хидроксид (НаОХ, „каустичан“) и натријум сулфид (На₂С). Модерно крафт пулпирање се обично изводи у континуалним дигесторима често обложеним нерђајућим челиком (слика 3). Температура дигестора се полако подиже на приближно 170°Ц и држи на том нивоу отприлике 3 до 4 сата. Пулпа (названа смеђим темељцем због своје боје) се просијава да би се уклонило некувано дрво, пере се да би се уклонила истрошена смеша за кување (сада црна течност) и шаље се или у фабрику за избељивање или у машинску собу за целулозу. Некувано дрво се или враћа у дигестор или шаље у електрични котао да се спали.

Црна течност сакупљена из дигестора и смеђих машина за прање садржи растворени органски материјал чији тачан хемијски састав зависи од врсте дрвета које се пулпи и услова кувања. Течност се концентрише у испаривачима док не садржи мање од 40% воде, а затим се распршује у котао за опоравак. Органска компонента се троши као гориво, стварајући топлоту која се враћа у горњи део пећи као пара високе температуре. Несагорела неорганска компонента се скупља на дну котла у облику растопљеног талога. Отопина тече из пећи и раствара се у слабом каустичном раствору, стварајући „зелену течност“ која садржи првенствено растворени На.₂С и натријум карбонат (На₂CO₃). Овај ликер се пумпа у постројење за рекаустификацију, где се бистри, а затим реагује са гашеним кречом
(Ца(ОХ)₂), формирајући НаОХ и калцијум карбонат (ЦаЦО₃). Бела течност се филтрира и чува за каснију употребу. ЦаЦО₃ се шаље у пећ за креч, где се загрева да би се регенерисао креч (ЦаО).

Сулфитна каша и опоравак

Кулпирање сулфита је доминирало индустријом од касних 1800-их до средине 1900-их, али метода која се користила током ове ере била је ограничена врстама дрвета које је могло да се пулпира и загађењем створеним испуштањем необрађеног отпадног течности за кување у водене токове. Новије методе су превазишле многе од ових проблема, али сулфитна пулпа је сада мали сегмент тржишта целулозе. Иако сулфитна пулза обично користи киселу дигестију, постоје и неутралне и базичне варијације.

Течност за кување сумпорне киселине (Х₂SO₃) и бисулфитни јон (ХСО₃^-) припрема се на лицу места. Елементарни сумпор се сагорева да би се добио сумпор диоксид (СО₂), који се пропушта кроз апсорпциони торањ који садржи воду и једну од четири алкалне базе (ЦаЦО₃, оригинална база сулфита, На₂CO₃, магнезијум хидроксид (Мг(ОХ)₂) или амонијум хидроксида (НХ₄ОХ)) који производе киселину и јон и контролишу њихове пропорције. Кулпирање сулфита се обично изводи у шаржним дигесторима обложеним циглом. Да би се избегле нежељене реакције, дигестор се полако загрева до максималне температуре од 130 до 140°Ц и чипс се кува дуго (6 до 8 сати). Како се притисак у дигестору повећава, гасовити сумпор диоксид (СО₂) се испусти и поново помеша са сировом киселином за кување. Када преостане отприлике 1 до 1.5 сат времена кувања, загревање се прекида и притисак се смањује испуштањем гаса и паре. Пулпа се дува у резервоар за држање, затим се опере и просеја.

Истрошена смеша за варење, названа црвена течност, може се користити за топлотну и хемијску обнову за све операције осим на бази калцијум-бисулфита. За пулпирање сулфита на бази амонијака, разређена црвена течност се прво уклања да би се уклонио преостали СО₂, затим концентрисан и спаљен. Димни гас који садржи СО₂ се хлади и пролази кроз апсорпциони торањ где се свеж амонијак комбинује са њим да би се регенерисао течност од кувања. На крају, течност се филтрира, појачава свежим СО₂ и ускладиштено. Амонијак се не може повратити јер се у котлу за рекуперацију претвара у азот и воду.

Код сулфитне пулпе на бази магнезијума, сагоревањем концентроване течности за пулпу добија се магнезијум оксид (МгО) и СО₂, који се лако враћају. У овом процесу се не производи мирис; него се МгО сакупља из димног гаса и гаси водом да би се добио магнезијум хидроксид (Мг(ОХ)₂). ТАКО₂ се охлади и комбинује са Мг(ОХ)₂ у апсорпционом торњу да се реконституише алкохолна пића. Магнезијум бисулфит (Мг (ХСО₃)₂) се затим појачава свежим СО₂ и ускладиштено. Могуће је повратити 80 до 90% хемикалија за кување.

Опоравак сулфитне течности за кување на бази натријум-а је компликованији. Концентрована истрошена течност се спаљује, а приближно 50% сумпора се претвара у СО₂. Остатак натријума и сумпора се сакупља на дну котла за рекуперацију као мирис На₂С и На₂CO₃. Отопина се раствара да би се добила зелена течност, која се претвара у натријум бисулфит (НаХСО₃) у неколико корака. Тхе НаХСО₃ је утврђен и ускладиштен. Процес регенерације производи редуковане гасове сумпора, посебно водоник-сулфид (Х₂С).

Назад