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