Курсовая: Целлюлозно-бумажное производство Вологодской области
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Естественно-географический факультет
Кафедра химии
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема лЦеллюлозно-бумажное производство Вологодской области.
Сокольский ЦБК
Выполнена студентом ЕГФ группы IIА2
Бондаревым Е. Н.
Научные руководители:
Кузнецова О.Б. и Киреева З.В.
Вологда
2002
Оглавление:
1. История развития Сокольского ЦБК............................................4
2. Перспективы развития Сокольского ЦБК........................................6
3. Объем и ассортимент продукции выработанной в 2000 году,
по сравнению с 1999
годом........................................................................
......... 7
4. География сырья для Сокольского ЦБК.........................................7
4.1. Обеспечение древесным сырьем..............................................7
4.2. Обеспечение химикатами....................................................8
5. Цехи Сокольского целлюлозно-бумажного комбината.......................... 8
5.1. Основные цехи.............................................................8
5.2. Вспомогательные цехи и службы.............................................9
6. Краткий очерк химического состава древесины.................................9
6.1. Целлюлоза................................................................10
6.2. Гемицеллюлозы............................................................10
6.3. Лигнин...................................................................11
6.4. Экстрактивные вещества древесины.........................................12
6.5. Минеральные вещества древесины...........................................13
7. Получение целлюлозы, древесной массы и бумаги..............................13
8. Химико-технологические процессы в производстве целлюлозы и бумаги. 15
8.1. Подготовка сырья.........................................................15
8.2 Принципы управления химическими реакциями получения варочной кислоты 16
8.3. Процесс варки целлюлозы..................................................16
8.4. Предполагаемая технология отбелки перекисью водорода.....................17
8.5. Производство бумаги......................................................17
9. Производство спирта, кормовых дрожжей и крепителя................... 19
9.1.Получение спирта..........................................................19
9.2. Получение кормовых дрожжей...............................................20
9.3. Производство крепителя...................................................20
10. Производство твердых древесно-волокнистых плит........................ 22
10.1. Приготовление древесной массы...........................................22
10.2. Проклейка древесноволокнистой массы.....................................22
10.3. Формирование древесноволокнистого ковра.................................22
10.4. Горячее прессование плит................................................22
10.5. Термическая обработка плит..............................................22
10.6. Увлажнение плит.........................................................22
10.7. Раскрой плит............................................................22
11. Производство мягких древесноволокнистых плит............................ 23
12. Влияние предприятия на окружающую среду. Отходы производства, способы
утилизации...................................................................
............................... 23
12.1. Оценка воздействия предприятия на водные объекты........................23
12.2. Оценка воздействия на атмосферный воздух................................23
12.3 Отходы производства и потребления........................................24
13.Общие технологические принципы производства ОАО лСокольский ЦБК. 28
14. Рабочие профессии.........................................................28
15. Использованная литература.................................................29
1. История развития Сокольского ЦБК.
В середине 1897 года около
деревни Соколово Кадниковского уезда была заложена, а к 1900 году построена
Сокольская целлюлозно-писчебумажная фабрика, котельный завод и лесопильня. В
1907 году фабрика лСокол занимала видное место среди бумажных преднприятий
царской России.
В соответствии с Декретом СНК от 28 июня и постановлением ВСНХ от 26 ноября 1918
года целлюлозно-бумажная фабрика лСокол подленжала национализации. К этому
времени на фабрике было 4 бумангоделательных маншины, 10 варочных котлов, 1
дефибрер. Произвондилось 85000 т бумаги.
С 1922 года началась коренная реконструкция фабрики "Сокол". К началу первой
пятилетки предприятие занимало второе место в стране по количеству
вырабатываемой бумаги.
В 1930 году при фабрике организован целлюлозно-бумажный техникум и ФЗУ. В
связи с увеличением объема производства и расширением ассортимента продукции
в начале января 1937 года фабрика лСокол была преобразована в Сокольский
целлюлозно-бумажный комбинат имени В.В. Куйбышева.
Великая Отечественная война нанесла огромный ущерб народнонму хозяйству
страны, резко сократился выпуск продукции и на Сонкольском ЦБК. За годы
Великой Отечественной войны 572 работника комбината отдали свою жизнь за
Советскую Родину. 8 мая 1959 гонда в городском парке г. Сокола открыт
памятник фронтовикам, бывншим работникам комбината. После войны предприятие
продолжает наращивать мощности. В 1949 году был достигнут и превзойден на 12%
довоенный уровень выпуска бумаги, за что комбинат был награжнден орденом
Трудового Красного Знамени.
В 1953 году введен в эксплуатацию цех мягких изоляционных плит мощностью 990 м
2, в 1954 году - цех кормовых дрожжей на базе отходов целлюлозного
производства Ц 500 тонн в год, в 1961 году - цех твердых древесно-волокнистых
плит, цех приготовления химикатов, пущена бумагоделательная машина №9, в 1963
году освоена щелочная варка целлюлозы. В кислотном цехе колчеданные печи
заменяются на серные. В последующие годы осуществлялось дальнейшее расширение
предприятия, его реконструкция и механизация. Возросли производнственные
мощности комбината.
Коллективу Сокольского ЦБК, начиная с 1970 года, пришлось взять в основном на
себя (вместе со строителями) тяжесть возведения очистных сооружений и
прокладки сетей питьевого водоснабжения, производственных и хозяйственных
стоков от предприятий и жилой застройки.
Другой важнейшей стройкой для комбината и города, начиная с середины 70-х
годов, стало строительство нового целлюлозного завода. Это производство было
самым уязвимым участком на комбинате, латанным и перелатанным, почти со
столетним оборудованием, особенно вредным для здоровья работающих и
окружающей среды. Последние два года строительство велось своими силами. И
вот к декабрю 1995 года первая очередь строительства нового завода в основном
завершена. Смонтировано шесть вместо десяти старых котлов, но их мощность
вдвое больше.
В 1976 году в соответствии с постановлением Совета Министров СССР "О генеральной
схеме управления в целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности" на базе
Сокольского целлюлозно-бумажного комбината (головная производственная единица)
было создано производственное объединение "Соколбумпром" (приказ ВПО
″Союзбумага″ от 9 ноября 1976 года). В состав ПО также включены
Сухонский целлюлозно-бумажный комбинат, Судская бумажная фабрика имени 7
й годовщины Октябрьской революции, Вологодская обойная фабрика.
Объединение объяснялось родством производства. А этого, как показала жизнь,
оказалось недостаточно. Не учитывались традиции, многолетнее соперничество
между коллективами этих крупных предприятий, психологический настрой. Не
случайно, проработав в составе объединения около шестнадцати лет, предприятия
вернулись на старые позиции, образовав сначала арендные, а через год, в 1993 -
акционерные общества.
Брошенные в омут поспешных и не до конца продуманных экономических реформ,
многие предприятия, не выдержав лпрелестей свободного потребительского рынка
обанкротились, многие оказались на грани выживания. Политический и
экономический кризис в стране не обошел стороной и Сокольский ЦБК. В 1996
году из-за отсутствия централизованных капиталовложений были прерваны
основные строительные работы, в результате чего остались недостроенными цех
отбелки сульфитной целлюлозы и бытовой корпус для обслуживающего персонала.
Для достройки объектов требовалось около 45 млн. долларов финансовых
вложений, а также разработка нового проекта отбелки в связи с запрещением
технологии с применением хлора.
Выпускаемый ранее ассортимент бумаг в связи с переходом потребителей на новые
технологии оказался невостребованным на внешнем рынке. Снижение выработки
продукции в 1996 году составило около 70% к уровню 1990 года.
Для выхода из кризиса предприятию требовался гибкий подход к ведению
хозяйственной деятельности и финансовые инвестиции.
С 1998 года при организационном содействии Ассоциации региональных
промышленников лГРУППА ФОКС Сокольским ЦБК разрабатывается программа по
улучшению технического уровня производства, которая включает в себя:
з обеспечение высокого качества выпускаемой продукции в соответствии с
требованиями международных стандартов;
з снижение затрат на сырье, материалы, энергоресурсы;
з расширение ассортимента, увеличение выпуска рентабельной продукции,
имеющей спрос на внутреннем и мировом рынке;
з улучшение экологической обстановки на комбинате и в городе.
Поэтапная реализация этой программы позволила выработать уже в 1998 году 36
тысяч тонн бумаги, увеличив объем производства на 10%. Благодаря привлеченным
инвестициям в 1998-99 годах комбинатом произведена модернизация 4-й, 5-й, 6-
й, бумагоделательных машин, закуплено оборудование для улучшения качества
бумаги, начата реконструкция бумагоделательной машины №9.
На сегодняшний день парк машин и состав технологического оборудования
Сокольского ЦБК насчитывает:
з шесть варочных котлов для варки целлюлозы;
з десять бумагоделательных машин;
з линия по производству ТДВП;
з линия по производству ДВП;
з иннокуляры для производства кормовых дрожжей;
з ректификационные колонны для производства спиртосодержащей продукции;
з линии по производству бумажных салфеток, туалетной бумаги, бумажных
пакетов.
В настоящее время Сокольский ЦБК Ц это стабильно работающее предприятие,
выпуснкающее 12 видов бумаги, мягкую и твердую древесноволокнистую плиту
прекрасного качества, широкий ассортимент товаров народного потребления,
спиртосодержащую продукцию, кормовые дрожжи.
Комбинат поддерживает широкие международные связи: древесноволокнистые плиты
экспортируются в США, Нидерланды, Великобританию, Финляндию и другие страны;
бумага - в Монголию, Пакистан, Иран, Францию: целлюлоза Ц в Италию,
Германию, Авнстрию. В месяц комбинат перерабатывает примерно 30 тыс.
кубометров леса и технологической щепы. Комбинат имеет на балансе две
тепловые электрические станции мощностью 500 тонн пара в час и 30 Мвт по
электрической энергии. Топливом служит природный газ и древесные отходы.
Обеспечение электроэнергией - частично от собственных пяти турбоагренгатов
мощностью по 6 МВт, установленных на ТЭЦ-1. Недостающая энернгия потребляется
от системы лВологдаэнерго.
Источником водоснабжения предприятия служит река Сухона. Лимит водопотребления
составляет 38,5 млн. м3 в год.
Предприятие обеспечивает рабочими местами почти 3000 человек, стабильно
получающими зарплату. Объем производства составляет около 50 млн. рублей в
месяц. Перспективная программа развития комбината предполагает наладить
управление, снабжение и сбыт по мировой методике, что позволит выйти на 100%
использование активов и мощностей.
2. Перспективы развития Сокольского ЦБК.
В 2001-2003 г.г. будет произведено полное техническое переоснащение бумажного
производства.
Первый этап этих работ включает в себя окончательную модернизацию парка
машин, в том числе реконструкция бумагоделательной машины №10 для
производства обойной бумаги, пуск ее намечен на февраль 2002 года. Второй
этап предполагает запуск технологической линии бесхлорной отбелки целлюлозы,
не имеющей аналогов в России. В настоящее время ведется проектирование цеха
отбелки. Схема отбелки с применением перекиси водорода в одну ступень, а в
дальнейшем на первой ступени кислородно-щелочной отбелки. Переход на новую
технологию варки Ц бисульфитную обеспечит увеличение мощности варочного цеха
со 100 до120 тыс. тонн в год. В 2002 году планируется пустить новую линию
производства салфеток по итальянской технологии.
Поэтапное выполнение всех планируемых мероприятий позволит не только
увеличить объем выпускаемой продукции до 800-1000 млн. рублей в год, но и
значительно повысить качество и расширить ассортимент производимых товаров
через освоение новых технологий.
3. Объем и ассортимент продукции выработанной в 2000 году,
по сравнению с 1999 годом.
| Продукция | Объем |
| 1999 г. | 2000 г. |
| 1. Целлюлоза по варке, в том числе, т | 41054 | 49799,6 |
| - ликвидная | 38537 | 46582 |
| - оберточная | 2517 | 3217,6 |
| 2. Древесная масса, т | 23838,5 | 23551,9 |
| 3. Бумага, т | 56035,5 | 57776,8 |
| 4. Картон, т | 188,1 | 40,3 |
| 5. Спиртосодержащая продукция, в том числе, дкл | 209695,6 | 203059,3 |
| - денат. техн. жидкость лЭколор | 209695,6 | 10573,9 |
| - спирт-сырец | | 192485,4 |
| 6. Дрожжи кормовые, т | 1271 | 1581,6 |
| 7. Лигносульфонаты, т | | |
| - жидкие | 17268,7 | 16965,3 |
| - твердые | 1356 | 1665,4 |
8. Плиты древесно-волокнистые твердые, тыс.м2 | 6986,8 | 7356,2 |
9. Плиты древесно-волокнистые мягкие, тыс.м2 | 1423,2 | 1444,2 |
| 10. Бумага спич. боб. всего, т | 178,1 | 271,1 |
| 11. Телеграфная лента, тыс. рул. | 351,1 | 263,4 |
| 12. Бумага для компьютер., тыс. рул. | 16,6 | 15,2 |
| 13. Кассовая лента, тыс. рул. | 2,66 | 0,1 |
| 14. Бумага хозяйственная, тыс. рул. | 0,306 | 2,592 |
| 15. Лента подпергаментная, т | 0 | 4,1 |
| 16. Лента картонная, т | 234,3 | 40,2 |
| 17. Гильзы бумажные, тыс. шт. | 0 | 12,7 |
| 10. Рулончики туалетной бумаги, тыс. шт./год | 11486 | 12389 |
4. География сырья для Сокольского ЦБК.
4.1. Обеспечение древесным сырьем.
Древесное сырье (еловая балансовая древесина 1-й категории и технолонгическая
щепа марок Ц1 и Ц2), необходимое для производства целлюлозы, древесной массы
и твердых древесно-волокнистых плит, поставнляется комбинату
лесозаготовительными и лесоперерабатывающими предприятиями Вологодской
области в виде круглых лесоматериалов и технологической щепы.
Возможны поставки балансов также из лесозаготовительных предприятий юга
Архангельской области.
Запасы лесосырья в этих регионах и мощности лесоперерабатывающих предприятий
по производству щепы гарантируют обеспечение комбината всеми видами сырья.
Для производства твердых древесно-волокнистых плит намечается иснпользовать
щепу марок ЦЗ и ПВ, а также щепу приготовленную из отхондов подготовки сырья
для основного производства.
Поставки сырья будут организованы по железной дороге, автотранспортом (в т.ч.
являющимся собственностью комбината), на судах и, возможно, в небольших
объемах сплавом.
4.2. Обеспечение химикатами.
№ | Наименование сырья | Поставщики |
| 1 | Сера техническая | г. Каратау, АО лМосковский нефнтеперерабатывающий завод |
| 2 | Сода кальцинированная | г. Стерлитамак, АООТ лПикалевское объединнение Ленинградской области |
| 3 | Наполнители Ц каолин и другие | г. Глуховцы Винницкой области, Челябинский ГОК и др. |
| 4 | Канифоль таловая, модифицированная | Лесохимические заводы Вологды, Селенги и Котласа |
| 5 | Сульфат алюминия | ОАО лПигмент Санкт Ц Петербург |
| 6 | Красители прямые и основные | Пермь, Москва Дербеневский завод, |
| 7 | Силикаты натрия и калия | ОАО лИрбитстекло г. Ирбит |
| 8 | Едкий натр | АО лКапролактам, г. Дзернжинск, Нижегородской области |
Основные вновь принимаемые к использованию химикаты будут поставляться: |
| 1 | Пероксид водорода | г. Новочебоксарск Чувашской республики. Возможны понставки из зарубежных стран (например, Финляндии) |
| 2 | Комплексообразователь лфиолент | в контейнерах, вместимостью 1 м в автотранспорте или по железной дороге из Московской области |
| 3 | Кислород | собственного производства |
5. Цехи Сокольского целлюлозно-бумажного комбината:
5.1. Основные цехи:
1. Лесная биржа и древесно-подготовительный цех (склад сырья, подготовка
сырья - окоривание).
2. Цех по производству целлюлозы (подготовка варочной кислоты, варка
целлюлозы, очистка волокон).
3. Цех по приготовлению химикатов (приготовление канифольного клея,
каолиновой суспензии, раствора глинозема, красителя).
4. Цех по производству бумаги (производство древесной массы, размол
волокна и изготовление бумаги).
5. Цех переработки бумаги (переработка отходов бумажного пронизводства и
планового сырья для получения товаров народного потребления).
6. Спирто-дрожжевой цех (переработка отходов целлюлозного пронизводства
для получения спирта, дрожжей, лигносульфонатов).
7. Цех по производству изоляционных плит (переработка отходов после
сортировки древесной массы и отходов древесного производства).
8. Цех по производству твердых древесно-волокнистых плит.
9. Бумфабрика №2 (пробная работа).
5.2. Вспомогательные цехи и службы:
1. ТЭС.
2. Электроремонтный цех.
3. Служба КИПиА.
4. Ремонтно-строительный цех.
5. Механический цех.
6. Строительно-монтажный цех.
7. Транспортный цех (железнодорожный и автотранспортный).
8. Цех очистки промышленных стоков.
9. Центральная заводская лаборатория и отдел технического контнроля.
10. Проектно-конструкторский отдел.
11. Отдел капитального строительства.
6. Краткий очерк химического состава древесины.
Древесина Ч это продукт биологического, а именно растинтельного происхождения.
Она представляет собой очень сложнный комплекс, как в анатомическом, так и в
химическом отнношении. Древесина, как любой биологический организм, состоит из
клеток. Клеточные стенки примерно на 99% состоят из органнических соединений,
которые можно подразделить на угленводы, ароматические и так называемые
экстрактивные венщества. Последние не являются составной частью клеточной
стенки, а могут лишь ее пропитывать. В основном же экстракнтивные вещества
обычно содержатся в полостях клеток. Свое название эти компоненты древесины
получили потому, что их можно извлекать (экстрагировать) из древесины
нейтральнынми растворителями. Углеводная часть древесины состоит из различных
полисахаридов, которые могут гидролизоваться кислотами. В хвойной древесине она
составляет около 70%, в лиственнной Ч около 80 %. В углеводную часть входят
целлюлоза Ц полисахарид, который является основным компонентом дренвесины, и
нецеллюлозные полисахариды Ч гемицеллюлозы. Всю углеводную часть в целом
называют холоцеллюлозой. Ее можно выделить из древесины обработкой
окислителями. При этом вещества ароматического характера переходят в
растворимые продукты, а в остатке получается волокнистый материал Ч
холоцеллюлоза. Углеводную часть, в свою очередь, можно подразделить на
трудногидролизуемую и легкогидролизуемую части. Трудногидролизуемым веществом
является целлюлоза, она гидролизуётся лишь при действии концентрированных
кислот (напринмер, 72%-и H
2SO
4). При ее гидролизе
получается D-глюкоза. Легкогидролизуемые вещества Ч это гемицеллюлозы. Они
гидролизуются при действии разбавленных кислот (напринмер, 2Ч5% НСl или H
2
SO
4). Продуктами гидролиза являютнся различные моносахариды Ч пентозы
и гексозы. Однако это подразделение в известной степени условно. Не вся
целнлюлоза целиком трудно гидролизуется, часть ее гидролизуется легко, т. е.
при действии разбавленных кислот. И, наобонрот, некоторая часть гемицеллюлоз
оказывается трудногидролизуемой. Эта часть гидролизуется только совместно, с
целлюнлозой, при действии концентрированных кислот. Такое различие в поведении
обусловлено не химическим строением, а особенностями надмолекулярной структуры
целнлюлозы и гемицеллюлоз.
К веществам ароматической природы относится лигнин. Эта часть древесины
является негидролизуемой. Она получанется в остатке после обработки древесины
концентрированнной кислотой. Однако отдельные органические соединения очень
трудно получить в чистом виде, так как они, как правило, изменяютнся при
выделении. Химический состав различных древесин существенно конлеблется. Но в
общем можно сказать что в наших обычных хвойных породах (ель, сосна)
содержится больше лигнина (27Ч28%), меньше гемицеллюлоз (2ОЧ25%), чем в
лиственнных (соответственно 18Ч22 и 25Ч40%). При этом хвойные породы содержат
больше гексозанов (18Ч13 %) и меньше пентозанов (8Ч12%), чем лиственные
(соответственно, 2Ч5% и 20Ч30%).
6.1. Целлюлоза
Целлюлоза в древесине составляет от 32 до 56 %. В хвойной древесине обычно
содержится 46Ч54% целлюлозы, в линственной Ч 41Ч45%. Наибольшее содержание
целлюлозы в хлопке (97-99%).
Целлюлоза имеет эмпирическую формулу (C
6H
10O
5)n
полисахарид, макромолекулы которого состоят из элементарнных звеньев
β-D-глюкопиранозы, соединенных глюкозидными связями 1-4:
Степень полимеризации природной древесной целлюлозы составляет около
6000Ч14000, хлопковая целлюлоза имеет степень полимеризации до 20000.
Целлюлоза при гидролизе дает D-глюкозу.
(C
6H
10O
5)n + Н
2О→ nC
6H
12O
6
6.2. Гемицеллюлозы.
Гемицеллюлозы условно подразделяют на пентозаны (при их гидролизе получаются
пентозы Ч D-ксилоза и D-арабиноза) и гексозаны (при гидролизе получаются
гексозыЧD-манноза и D-галактоза). Их гидролиз выражают уравнениями:
(С
5Р
8O
4)n + nH
2O → nC
5H
10O
5
пентозаны пентозы
(C
6H
10O
5)n + nH
2O → nC
6H
12O
6
гексозаны гексозы
Первоначально считали, что в древесине имеются однороднные полисахариды:
пентозаны Ч ксилан и арабинан и гекнсозаны Ч маннан и галактан, а также
полиуроновые кислонтыЧполиглюкуроновая и полигалактуроновая. В настоящее
время установили, что гемицеллюлозы, в основном, являются не однородными
полисахаридами, а смешанными. Обычно монлекула такого полисахарида содержит
какой-то моносахарид в преимущественном количестве, но кроме него в главную
цепь макромолекулы или в виде боковых ответвлений входят звенья других
моносахаридов или уроновых кислот. Так, нанпример, установлено, что в
древесине могут содержаться разнличные ксиланы (имеющие в качестве основного
моносахарида звенья D-ксилозы): глюкуроноксилан, арабиноглюкуроноксилан;
различные маннаны (имеющие в качестве основного моносахарида звенья D-
маннозы): глюкоманнан, галактоглюкоманнан; смешанный полисахарид
арабиногалактан и др.
6.3. Лигнин.
Лигнин Ч это ароматическая часть древесины, неспособнная к гидролизу
минеральными кислотами. Она наименее изунчена. Точное строение лигнина еще не
известно, несмотря на то, что он был открыт свыше 130 лет назад. Однако за
понследние 20Ч30 лет в химии лигнина достигнуты значительные успехи:
установлены элементарные звенья лигнина, его харакнтерные функциональные
группы, основные типы связей между элементарными звеньями и структуры,
присутствующее в манкромолекулах лигнина. Лигнин представляет собой смесь
нерегулярных полимеров родственного строения, в основе которых лежат близкие по
строению ароматические вещества, являющиеся в хвойном лигнине производными
пирокатехина, а в лиственном лигнинне Ч производными пирогаллола и
пирокатехина. При мягком окислении хвойного лигнина нитробензолом в щелочной
среде получается ароматический альдегид ванинлин, а при окислении лиственного
лигнинаЧсмесь сиреневонго альдегида с ванилином. Структурными единицами лигнина
являются так называенмые фенилпропановые единицы С
6ЧС
3.
Лигнин хвойных сонстоит из фенилпропановых единиц I (гваяцилпропановых), лигнин
лиственныхЧиз единиц I и II (сирингилпропановых). В некоторых лигнинах в
небольшом количестве содернжатся единицы III. При нитробензольном окислении они
данют р-оксибензальдегид:
6.4. Экстрактивные вещества древесины.
К экстрактивным веществам относятся вещества, извлекаенмые из древесины
нейтральными растворителями (водой или органическими растворителями). Они,
главным образом, сондержатся в полостях клеток и в межклеточных
пространстнвах, но могут пропитывать и клеточные стенки. Содержание
экстрактивных веществ в древесине значинтельно колеблется, от 1 до 40%
(например древесина квебранхо) и даже более и, главным образом, зависит от
породы денрева, а также возраста, условий произрастания и т. д. В обычных
наших древесных породах содержание экстрактивных венществ невелико, в среднем
2Ч4%. Исключением является дуб, древесина которого содержит значительное
количество дубильных веществ. Однако, несмотря на небольшое содержание,
экстрактивных веществ, роль их в древесине очень велика. Они придают
древесине цвет, запах, вкус, иногда токсичность. От присутнствия
экстрактивных веществ зависит сопротивление древесинны нападению насекомых,
поражению грибами, гниению. Природа экстрактивных веществ очень разносортна.
Они включают в себя почти все классы органических соединений. Иногда
экстрактивные вещества в промышленности химинческой переработки древесины
оказываются вредными (смонляные затруднения в целлюлозно-бумажном
производстве), но чаще они находят применение и, дают ценные продукты.
Наиболее большое значение имеют древесные смолы (смонляные кислоты), танниды
(дубители) и эфирные масла (тернпены, их производные). Кроме того, к
экстрактивным вещестнвам относятся красители, камеди (водорастворимые
соединенния углеводного характера), трополоны, жиры и жирные кинслоты,
фитостерины, алифатические углеводороды, цикличенские спирты, алкалоиды,
белки, соли органических кислот и др.
6.5. Минеральные вещества древесины.
Наряду с органическими веществами в состав древесины входят также минеральные
вещества (около 0,3Ц1%), котонрые при сжигании и прокаливании остатка от
сжигания дают золу. Содержание золы зависит от породы древесины, от уснловий
произрастания дерева, возраста, от времени рубки денрева. Так, в древесине,
срубленной весной и летом, содержитнся больше золы. Это связано с различной
интенсивностью обнращения соков. Обычно минеральные вещества растворены в
соках дерева; некоторые катионы металлов (калия, натрия, кальция, магния)
могут быть связаны с кислотными группами уроновых кислот. Кора, корни, и
листья содержат больший процент золы. В листьях иногда находят до 7% золы.
Это объясняется тем, что в листья для процесса фотосинтеза органических
венществ поступает из почвы большое количество воды, в котонрой растворены
минеральные вещества.
Зола состоит из двух основных частейЧрастворимой и нерастворимой в воде.
Растворимая часть золы составляет от 10 до 25%. В состав растворимой в воде
золы входят главнным образом К
2СО
3 и Na
2СО
3 (60Ч70% от растворимой части - золы). В нерастворимой части золы
содержатся в основном углекислые, кремнекислые и фосфорнокислые соли кальция,
магния и железа. Из них примерно половину составляет CaCO
3. Сплавная
древесина, долго пролежавшая в воде, дает при сжигании золу с малым содержанием
растворимых солей K
2CO
3 и Na
2CO
3.
7. Получение целлюлозы, древесной массы и бумаги.
Для выделения целлюлозы из древесины, содержащей (как было сказано выше) 32-
56% целлюлозы, 5-10% других гексозанов, 10-20% пентозанов, 18-28% лигнина, 2-
5% смол и ряд других примесей, применяют жесткие уснловия обработки: Чаще
всего используют: 1) сульфитную, 2) бисульфитную, 3) сульнфатную варку
древесной щепы.
На Сокольском ЦБК применяется сульфитная варка. Для производства сульфитной
целлюлозы используются хвойные породы древесины (ель и пихта), допускается
добавление лиственных пород в количестве до 10%.
Древесина после распиловки и окорки на слешерной установке поступает в
рубительные машины, где из древесины образуется щепа. Щепа подается в
варочные котлы. При сульфитной варке древесину обрабатывают раствором,
содержащим 3,85% оксида серы (IV), около 1,5% оксида серы (IV), связывается
в виде гидросульфита натрия. В настоящее время переходят на 100%-связанный
оксид серы (IV), чтобы исключить загрязнение атмосферы газом. При сульфитной
варке происходит сульфирование лигнина с последующим переходом его в раствор.
Однонвременно часть гемицеллюлоз гидролизуется. Образующиеся олиго- и
моносахариды, а также часть смолистых веществ растворяются в ванрочном
щелоке. На Сокольском ЦБК вырабатывается целлюлоза сульфитная небеленая марки
Ж-4, применяющаяся для выработки различных видов бумаги.
Одновременно на Сокольском ЦБК используют механическое истинрание древесины в
шахтах на дефибрерах. Продуктом является уже не целлюлоза, а древесная масса
(диаметр частиц 2-3 мм). Этот пронцесс получения сырья для изготовления бумаги
примерно вдвое более экономичен по расходу сырья (на получение 1 т древесной
массы расходуется 2,56 м
3 древесины, а на получение 1 т целлюлозы -
5,02 м
3 древесины) и в несколько раз дешевле на единицу продукции.
В процессе изготовления высококачественной бумаги сырьем является и целлюлоза
и древесная масса в определенных сонотношениях (50% целлюлозы, 50% древесной
массы (обойная, тетрадная) , 70% древесной массы, 30% целлюлозы (газетная) и
др.).
На Сокольском ЦБК вырабатывают различные виды бумаги: двухслойную обойную,
мундштучную, телеграфную, обложечную, билетную, обойную однослойную,
оберточно-упаковочную, спичечную, подпергамент, сангигиеническую, газетную,
бумагу для гофрирования, картон для плоских слоев гофрированного картона.
В производстве древесной массы, целлюлозы и бумаги на Сокольском ЦБК
функционируют следующие производственные подразделения:
склад сырья, ДПЦ (древесноподготовительный цех), кислотный цех, варочный цех,
цех по производству бумаги, спиртодрожжевой цех, склады готовой продукции. На
схеме 1 показана взаимосвязь этих подразделений в производстве бумаги.
Схема 1. Взаимосвязь работы подразделений в производстве бумаги.
Но сейчас целлюлозу получают и бисульфитным способом. Совместно с ЦНИИБ
(центральным научно-исследовательским институтом бумаги) проведено 40 варок с
добавлением (до 40%) осиновой щепы. Варка ведется на натриевом основании. В
дальнейшем намереваются перейти на бисульфитную варку на магниевом основании с
полной регенерацией химикатов (используется бисульфит магния
Mg(HSO3
)2, который получают следующим образом:
гашением окиси магния получают гидроксид магния:
MgO + H2O → Mg(OH)2 Ц
ΔH
Далее через магнезиальное молоко (суспензия
Mg(OH)2) пропускают сернистый газ:
Mg(OH)2 + 2SO2 → Mg(HSO3)2 Ц
ΔH).
Бисульфитные варочные растворы не содержат раствореннного
SO2
и начальный рН их обычно составляет 3,5Ч5,0. Раснтворы химически чистых
бисульфитов 1 н. концентрации при 25
