Sulfaattiprosessi

Sulfaattiprosessi ( sulfaattiprosessi ) on yksi johtavista teollisista menetelmistä emäksisessä puun ligniininpoistossa selluloosan saamiseksi . Tämän termokemiallisen prosessin päävaihe, sulfaattimassan valmistus, on puuhakkeen käsittely natriumhydroksidia ja natriumsulfidia sisältävällä vesiliuoksella . Sulfaattimenetelmällä tuotettua selluloosaa kutsutaan kraftmassaksi .

Menetelmän etuna on mahdollisuus käyttää siinä lähes kaikkia puulajeja, ja kemikaalien regenerointi tekee prosessista erittäin kustannustehokkaan.

Sulfaattimassan valmistusprosessissa syntyy itse massan lisäksi paljon jätettä ja sivutuotteita, joista syntyy rehuhiivaa , sulfaattiligniiniä , sulfaattisaippuaa , fytosterolia , mäntyöljyä , hartsia , rikkiyhdisteitä, metanolia , tärpättiä . saatu .

Toisin kuin toinen alkalinen valmistusmenetelmä, sooda , jossa käytetään vain natriumhydroksidia, sulfaattiprosessi tuottaa selluloosaa, jolla on suurempi mekaaninen lujuus.

Tällä hetkellä sulfaattimenetelmä on yleisin sellunvalmistusmenetelmä maailmassa.

Sulfaattiprosessin termit ja määritelmät

Valkolipeä on massanvalmistukseen tarkoitettu vesiliuos, joka sisältää pääkomponentteina natriumhydroksidia (NaOH) ja natriumsulfidia (Na 2 S).
Viherlipeä on viherliuos, joka muodostuu liuottamalla epäorgaanista sulaa, joka saadaan mustalipeän regenerointiuunissa poltettuaan .
Mustalipeä tai sulfaattiliuos - käytetty liuos, joka muodostuu massan valmistuksen jälkeen ja on monimutkainen seos orgaanisia ja epäorgaanisia aineita;
Keittohydromoduuli - keittoprosessissa olevan nesteen kokonaistilavuuden suhde täysin kuivan puun massaan;
Kaustisointi on prosessi, jossa viherlipeää kirkastetaan ( regeneroidaan ) valkolipeäksi .
Tyhjennys on jaksoittainen prosessi, jossa kaasu-höyryseos poistetaan keittimestä paineen alentamiseksi, arvokkaiden orgaanisten sivutuotteiden vapauttamiseksi, kaasumaisen jätteen poistamiseksi ja lämmön talteenottamiseksi.

Keittoliuoksen ominaisuudet :

kaikki alkali - kaikki valkolipeän natriumsuolat ;
aktiivinen alkali - NaOH + Na2S ;
titrattava alkali - NaOH + Na2S + Na2CO3 ;
tehokas alkali - NaOH + ½Na2S ;
ekvivalenttiyksikkö - NaOH:n tai Na 2 O:n yleinen ekvivalenttimassa, johon keittoliuoksen natriumsuolojen pitoisuus lasketaan uudelleen. Esimerkiksi 80 g:n NaOH-pitoisuus liuoksessa vastaa 62 g:ta yksikköä kohti. Na2O . _
sulfidipitoisuus ( sulfiditeettiaste , C ) on keittoliuoksen koostumuksen ominaisuus, joka on natriumsulfidin suhde aktiiviseen alkaliin laskettuna ekvivalentteina yksiköinä:

{\mathsf {C={\frac {Na_{2}S}{Na_{2}S+NaOH}}\cdot 100\%}});

aktiivisuus ( aktiivisuusaste , A ) on keittoliuoksen koostumuksen ominaisuus, joka on aktiivisen alkalin suhde kaikkiin emäksiin ja laskettuna ekvivalentteina yksiköinä:

{\mathsf {A={\frac {Na_{2}S+NaOH}{Na_{2}S+NaOH+Na_{2}CO_{3}+...}}\cdot 100\%} };

talteenotto ( talteenottoaste , B ) - regeneroidun keittoliemen koostumuksen ominaisuus, joka osoittaa natriumsulfaatin pelkistymisasteen natriumsulfidiksi:

{\mathsf {B={\frac {Na_{2}S}{Na_{2}S+Na_{2}SO_{4))}\cdot 100\%));

kaustisoituminen ( kaustisoitumisaste , K ) on ominaisuus valkolipeän valmistusprosessin tehokkuudelle ja osoittaa natriumkarbonaatin muuntumisasteen natriumhydroksidiksi:

{\mathsf {K={\frac {NaOH}{NaOH+Na_{2}CO_{3))}\cdot 100\%));

Selluloosan erityisominaisuudet :

ligniinin poistumisaste tai tunkeutumisaste - ominaisuus, joka kuvaa absoluuttista tai suhteellista (puuhun verrattuna) ligniinin jäännöspitoisuutta selluloosassa. Yleensä se mitataan Kappa-lukuina ja määrittää suhteellisen delignifioitumisen 0,1 n kaliumpermanganaattiliuoksen määrällä, joka tarvitaan ligniinin hapettumiseen 1 grammassa absoluuttisen kuivaa selluloosanäytettä virran hyväksymissä olosuhteissa ja menetelmällä. standardi [K 1] ;
jauhatusaste tai jauhatusaste - selluloosakuidun jauhatuslaadun ominaisuus. Yleensä se mitataan tavanomaisina Schopper-Rigler-asteina (°ShR) ja määritetään erityisillä laitteilla.

Historia

Sen nimi - " kraftprosessi " - sulfaattikeitto on saatu sanasta saksa. Kraft , joka tarkoittaa " lujuutta " käännöksessä - pitkäkuituinen sulfaattimassa erottuu lisääntyneistä mekaanisista ominaisuuksista.

Natriumhydroksidia käyttävän alkalisen massan käytön alku sellun valmistukseen juontaa juurensa vuosiin 1853-1854. Vuonna 1879 [K 2] saksalainen insinööri Dahl ( saksaksi: CF Dahl ) ehdotti natriumsulfaatin (Na 2 SO 4 ) lisäämistä alkaliregenerointijärjestelmään . Tämän innovaation seurauksena keittoliuos alkoi sisältää huomattavan määrän natriumsulfidia (Na 2 S), millä oli positiivinen vaikutus tuloksena olevan massan saantoon ja laatuun [1] : [s. 30] . GH Tomlinsonin 1930-luvulla keksimä soodakattila oli yksi ratkaisevista tekijöistä sulfaattiprosessin edistymisessä ja teknologisessa jatkokehityksessä [2] :[s. 105] .

Sulfiittiprosessi oli pitkään johtava sellunvalmistustekniikka , kun taas sulfaattimenetelmän osuus maailmassa pysyi varsin alhaisena (25 % vuonna 1925 ), mikä johtuu pääasiassa syntyvän kuituisen puolivalmiiden ruskeasta väristä. tuote. 1900-luvun 60-luvulta lähtien sulfaattiprosessin kasvunopeus ylitti sulfiittituotannon kasvun . Vähitellen lujien paperin ja kartongin ( tasokartonki , aaltopahvi , säkkipaperi jne. ) kulutuksen kasvu sekä valkaisuprosessien kehittyminen ja parantaminen johtivat kraftin määräävään asemaan. prosessi [2] :[s. 105] [3] :[s. 6] .

Ensimmäinen sulfaattisellun tuottaja Pohjois-Amerikassa oli Brompton Pulp and Paper Company , joka avasi tehtaan vuonna 1907 Kanadassa [4] .

Venäjän valtakunnan ensimmäiset sulfaattilaitokset olivat vuonna 1910 käynnistetyt olkikeittolaitokset Poninkissa ja Penzassa . Ensimmäisen maailmansodan aikana Uralille rakennettiin ensimmäinen puusta sulfaattisellua valmistava tehdas. Neuvosto - Venäjällä sellun ja paperin tuotannon aktiivinen kasvu tapahtui sotaa edeltävinä vuosina. Vuodesta 1935 vuoteen 1939 käynnistettiin suuria teollisuusyrityksiä: Solombalan , Marin ja Segezhan sellu- ja paperitehtaat [5] : [s. 7] .

Vuoden 2015 tulosten mukaan Venäjän suurimmat sulfaattisellua valmistavat yritykset ovat Ilim Group , Mondi Syktyvkar CPP ja Arkhangelsk Pulp and Paper Mill [6] .

Vuodesta 2000 lähtien kasvikuituisten puolivalmisteiden maailmanlaajuinen tuotanto oli seuraava [7] :

Kuituluokka	Maailmantuotanto, miljoonaa tonnia
Selluloosa	131.2
Sulfatoitu selluloosa	117,0
Sulfiittiselluloosa	7.0
puoliselluloosaa	7.2
Puumassa	37.8
Muut kasvikuitu	18.0
Primäärikuitu yhteensä	187,0
kierrätyskuitua	147,0
Koko kuitu	334,0

Sulfaattiprosessin yleiset ominaisuudet

Sulfaattiselluloosan ominaisuudet

Sulfaattimassan ominaisuudet määräytyvät sulfaattisellun valmistuksen fysikaalis-kemiallisten prosessien sekä sen toteuttamisen olosuhteiden ja keston perusteella.

Verrattuna sulfiittiselluloosaan sulfaattiselluloosa sisältää pienemmän määrän helposti hydrolysoituvia hemiselluloosia ja huomattavan määrän pentosaaneja (jopa 12 %). Siinä on vähemmän hartsi- ja mineraaliaineita, rasvoja; sillä on alhaisempi happamuus. Toisaalta sulfaattimassa vaatii ruskean värinsä vuoksi monimutkaisempaa valkaisua, lisäksi sen saanto samalla tunkeutumisasteella on 3-4 % pienempi [5] :[s. 7] .

Sulfaattimassalla on paremmat paperinmuodostusominaisuudet: sen kuidut ovat joustavampia, sen mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat. Siitä valmistettu paperi on tiheämpää, lämmönkestävää, vähemmän alttiina muodonmuutokselle. Samalla juuri nämä ominaisuudet vaikeuttavat sulfaattikuidun turpoamista ja jauhamista käsittelyn aikana [3] :[s. 6] .

Sulfaattimassasta valmistetuilla tuotteilla on paremmat dielektriset ominaisuudet, jota käytetään sähköeristyspapereiden valmistukseen [9] .

Sulfaattimassaa valmistetaan yleensä seuraavissa muodoissa [5] : [s. 7-8] :

valkaisematon havusulfaattimassa on tarkoitettu korkealujuisten säiliö- ja pakkaustyyppisten paperin ja pahvin ( säkkipaperi , aaltopahvi , tasokartonki jne.), sähköpaperin ( kaapelipaperi , sähköeristyspaperi jne.) valmistukseen. , tekniset levyt ;
valkaisematon sulfaattisellu sekapuulajeista - käytetään analogisesti havusellun kanssa;
valkaistu havusulfaattiselluloosa on tarkoitettu korkealaatuisen tulostus-, kirjoitus- ja piirustuspaperin ( asiakirjapaperi , karttapaperi , piirustuspaperi , offset-paperi jne.) valmistukseen; etikettipaperi , pergamiini , pohjapaperi saniteettitarkoituksiin , päällyspaperi , painopaperit ja pahvit ;
kovapuusta valkaistu sulfaattimassa - on tarkoitettu valokuvapaperin , suodatinpaperin , koristepaperin päällystysmateriaaleille, kirjoitus- ja painopaperikoostumuksille , saniteettipaperin , painopaperin ja kartongin valmistukseen;
sulfaattiperhydrolyysiselluloosa on tarkoitettu viskoosinauhan ja teknisten lankojen ja korkeamoduulikuitujen valmistukseen.

Sulfaattiprosessin vertailuindikaattorit

Sulfaattiprosessin hallitseva asema muihin keittomenetelmiin verrattuna selittyy sulfaattimassan lujuusominaisuuksien lisäksi seuraavilla eduilla [10] : [s. 348] :

alemmat vaatimukset puuraaka-aineiden lajikoostumukselle ja laadulle; lehti- ja havupuun sekä osittain puujätteen käyttö;
lyhyt kypsennysaika;
vakiintuneet prosessit lämmön ja lipeän talteenottoon, jätteiden minimoimiseen ja arvokkaiden sivutuotteiden tuotantoon.

Haittoja mainitaan [10] : [s. 348] :

tyypillisten pahanhajuisten kaasupäästöjen muodostuminen;
selluloosan alhainen saanto;
valkaisemattoman massan tumma väri ja sen myöhemmän valkaisun vaikeus;
uuden tuotannon korkeat alkupääomakustannukset .

Erilaisten massanvalmistusprosessien vertailuominaisuudet on esitetty taulukossa [2] :[s. 108, 125] :

Menetelmä	prosessin pH	aktiivinen kationi	aktiivinen anioni	Kypsennyslämpötila, °C	Keittoaika, tuntia	Saanto, % (x-havupuulle, l-lehtipuulle)
Hapan (bi)sulfiittimassan valmistus	1-2	H + , Ca2 + , Mg2 + , Na + , NH4 +	HSO 3 -	125-145	3-7	45-55(x)
Bisulfiittikeittäminen	3-5	H + , Mg2 + , Na + , NH4 +	HSO 3 -	150-170	1-3	50-65(x)
Kaksivaiheinen sulfiittimassan valmistus vaihe 1 vaihe 2	6-8 1-2	Na + Na + , H +	HSO 3 - , SO 3 2 - HSO 3 -	135-145 125-140	2-6 2-4	50-60(x)
Kolmivaiheinen sulfiittimassan valmistus vaihe 1 vaihe 2 vaihe 3	6-8 1-2 6-10	Na + Na + , H + Na +	HSO 3 - , SO 3 2 - HSO 3 - OH -	120-140 135-145 160-180	2-3 3-5 2-3	35-45 (x)
Neutraali sulfiittisellutus	5-7	Na + , NH4 +	HSO 3 - , SO 3 2 -	160-180	0,25-3	75-90 (l)
Alkalinen sulfiittisellutus	9-13	Na +	OH - , SO 3 2 -	160-180	3-5	45-60 (x)
sooda juoma	13-14	Na +	OH- _	155-175	2-5	50-70 (l)
Sulfaattikeitto	13-14	Na +	OH- , SH- _	155-175	1-3	45-55 (x)

Alla on esitetty vertailu sulfiitti- ja sulfaattiprosessista havu- ja lehtipuun sellun tuoton suhteen [2] : [s. 110] :

Massakomponentti	Sulfiittiprosessi		sulfaattiprosessi
Massakomponentti	Havupuumassa	lehtipuumassa	Havupuumassa	lehtipuumassa
Kokonaistuotanto mukaan lukien:	52 %	49 %	47 %	53 %
Selluloosa	41 %	40 %	35 %	34 %
Glukomannaani	5 %	yksi %	neljä %	yksi %
Ksylaani	neljä %	5 %	5 %	16 %
ligniini	2 %	2 %	3 %	2 %
Uutteet	0,5 %	yksi %	0,5 %	0,5 %

Yleinen suunnitelma selluloosan valmistamiseksi sulfaattimenetelmällä

Yleinen lohkokaavio selluloosan valmistuksesta sulfaattimenetelmällä on esitetty kuvassa [3] : [s. 8] :

Ensimmäisessä vaiheessa puu (yleensä se on kuitupuuta ) käy läpi valmisteluprosessin , joka sisältää seuraavat toiminnot (suurennettu) [11] :

sahaus;
kuoriminen;
haketus ja sen myöhempi lajittelu.

Valmistetut puulastut tulevat kypsennysvaiheeseen . Kraftmassaa keitetään jatkuvasti tai erissä erityisissä suurikapasiteettisissa keittimissä (jopa 400 m³). Keittoliuos kaadetaan kattilaan yhdessä hakkeen kanssa, joka koostuu valkolipeästä ja osittain aikaisempien panimoiden mustalipeästä. Aktiivisen alkalin alkupitoisuus on 50-60 g/dm³, loppupitoisuus 5-10 g/dm³. Keittovetyindeksi on asetettu vähintään 9-10. Vesikeittomoduuli: 4 (panosprosessille) ja 2,5-3 (jatkuvalle prosessille). Kypsennys suoritetaan maksimilämpötilassa 150-170 °C, paineessa 0,25-0,80 (joskus jopa 1,2) MPa, 1-3 tunnin ajan riippuen raaka-aineen laadusta ja saadun massan tyypistä. Kypsennyksen aikana suoritetaan kaksi puhallusta: ensimmäistä - tärpättiä - käytetään tärpätin saamiseksi ; toinen - viimeinen - sisältää pääasiassa pahanhajuisia rikkiyhdisteitä. Arvokkaiden luomutuotteiden erottamisen jälkeen puhallusparit lähetetään lämmöntalteenottoyksikköön [12] .

Kypsennyksen lopussa massa syötetään lajittelu- ja pesuvaiheeseen , kun taas osa mustalipeästä viedään välittömästi jäännökselle syötettäväksi. Lajitteluprosessissa kiinteä jäte (fuusion puute) erotetaan massasta. Pesun aikana erotetaan laimennettu mustalipeä, joka syötetään osittain haihdutusvaiheeseen (8–12 % kiintoainetta) ja palautetaan osittain keittimeen (1,5–8 % kuiva-ainetta) valkolipeän laimentamiseksi. Erittäin laimennettu mustalipeä kaadetaan jätevedenpuhdistamoon . Pesty massa johdetaan käyttötarkoituksesta riippuen nestevirtauksella sakeutusvaiheeseen myöhempää valkaisua, dehydratointia ja puristamista varten, jolloin saadaan myyntikelpoista massaa tai edelleen valu paperiksi tai kartongiksi [12] .

Ennen haihdutusvaihetta mustalipeä lähetetään suodatukseen kuitujen erottamiseksi, ja sitten se vahvistetaan jo irrotetulla lipeällä pitoisuuteen 22-24 % vaahtoamisen vähentämiseksi haihdutuksen aikana [13] :[s. 144] . Tämän jälkeen raakasulfaattisaippua , tummanruskea viskoosi neste, jolla on ominainen haju, erotetaan mustalipeästä laskeuttamalla . Yhdelle tonnille massaa sitä muodostuu noin 35–50 kilosta ( haapa- ja koivupuulle ) 100–120 kiloon ( mäntypuulle ) [14] .

Lipeät haihdutetaan moniastiaisella tyhjiöhaihdutusasemalla 55–80 %:n kuiva-ainepitoisuuteen asti. Haihdutettu lipeä syötetään soodakattilayksikköön (SRK) poltettaviksi [15] .

Ennen polttamista lipeään lisätään tuoretta natriumsulfaattia kompensoimaan alkalin ja rikin menetystä SRC:ssä . Korkean lämpötilan (1000-1200 °C) vaikutuksesta orgaaniset yhdisteet palavat muodostaen hiiltä ja hiilidioksidia . Hiili pelkistää natriumsulfaatin sulfidiksi ja hiilidioksidi reagoi alkalin kanssa muodostaen natriumkarbonaattia [3] :[s. 9] :

${\mathsf {Na_{2}SO_{4}+4C=Na_{2}S+4CO))$

${\mathsf {2NaOH+CO_{2}=Na_{2}CO_{3}+H_{2}O))$

Regeneroinnin aikana vapautuu suuri määrä lämpöä ja vesihöyryä.

On huomattava, että tällä hetkellä on olemassa pilotti- ja laboratoriotekniikoita, jotka ehdottavat tulevaisuudessa mustalipeän regeneroinnin yhdistämistä synteesikaasun tuotantoon, jota puolestaan on tarkoitus käyttää autojen biopolttoaineiden valmistukseen ( "bio- dimetyylieetteri" ) [16] .

Kiinteä jäännös IBS:n jälkeen liuotetaan heikkoon valkolipeään. Tuloksena oleva liuos on väriltään likaisen vihreä ja sitä kutsutaan vihreäksi lipeeksi. Kirjallisuudessa ei ole viitteitä siitä, mitkä liuoksessa olevat aineet aiheuttavat sen vihreän värin.

Seuraavassa vaiheessa viherlipeä kaustisoidaan lisäämällä sammutettua kalkkia [3] :[s. 9] :

${\mathsf {Na_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}=2NaOH+CaCO_{3}\downarrow ))$

Tuloksena oleva valkolipeä palautetaan uudelleen keittovaiheeseen ja kalsiumkarbonaattisakka poltetaan 1100-1200 °C:ssa kalkin talteenottouuneissa sammutetun kalkin saamiseksi [3] : [s. 10] :

${\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}=CaO+CO_{2))))$

${\displaystyle {\mathsf {CaO+H_{2}O=Ca(OH)_{2))))$

Keittoliuoksen koostumus ja ominaisuudet

Keittoliuoksen pääkomponentit ennen keittämistä (valkolipeä) ovat natriumhydroksidi ja natriumsulfidi ; myös muita natriumsuoloja liuoksessa on paljon pienempiä määriä: Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4 , Na 2 SO 3 , Na 2 S 2 O 3 , Na 2 S x , NaAlO 2 , Na 2 SiO 3 [3 ] :[sivu 10] .

Keittoprosessin aikana keittoliuoksen koostumus muuttuu merkittävästi - aktiivisen alkalin pitoisuus laskee lähes 10 kertaa, ja liuokseen ilmaantuu lukuisia orgaanisia yhdisteitä ja mineraali- ja orgaanisten happojen natriumsuoloja. Samaan aikaan väliaineen happamuus ei juuri muutu, koska se säilyy natriumsuolojen osittaisen ja täydellisen hydrolyysin vuoksi [3] :[s. 11] :

${\mathsf {Na_{2}S+H_{2}O\leftrightarrows NaHS+NaOH))$	${\mathsf {Na_{2}CO_{3}+H_{2}O\leftrightarrows NaHCO_{3}+NaOH))$


${\mathsf {NaHS+H_{2}O\leftrightarrows H_{2}S+NaOH}}$	${\mathsf {Na_{2}SO_{3}+H_{2}O\leftrightarrows NaHSO_{3}+NaOH))$

Mustalipeää muodostuu delignifioitumisasteesta riippuen 7–10 m³ (muiden lähteiden mukaan 8–12 m³ [17] ) yhtä tonnia selluloosaa kohden, kun taas kiintoaineen massaosuus ennen haihtumista on 10–15 % [12] . Mustalipeän tiheys ennen haihdutusta on noin 1,05–1,10 g/m³, kiehumispiste 101 ° C ja viskositeetti 1,52⋅10–3 Pa s [17] .

Lipeän orgaaniset komponentit ovat vähintään 65 %. Niistä tärkeimmät (absoluuttisen kuivapainon suhteen) ovat ligniini (jopa 50%), poly- ja monosakkaridien hajoamistuotteet , fenolit , orgaaniset hapot ( glykoli , maitohappo , β-glukoisosakkariini, α-hydroksivoihappo, muurahaishappo , etikkahappo , propionihappo , voihappo ). , valeriaana jne.), orgaaniset rikkiyhdisteet [17] .

Tyypillinen valkolipeän koostumus [8] : [s. 113] :

Esimerkki mustalipeän koostumuksesta [18] [K 4] :

Yhdiste	Pitoisuus, g/litra
Yhdiste	yksiköissä NaOH	yhteyksiä
Natriumhydroksidia	90,0	90,0
natriumsulfidi	40,0	39,0
Sooda	19.8	26.2
Natriumsulfaatti	4.5	8.0
Natriumtiosulfaatti	2.0	4.0
natriumsulfiitti	0.6	0.9
Muut komponentit	−	2.5
Kaikki alkali	156,9	170,6
Aktiivinen alkali	130,0	−
Tehokas alkali	110,0	−

Sulfidipitoisuus	47.1	19.7

Komponentti	Sisältö, %
orgaaniset yhdisteet	78,0
ligniini	37.5
Sokerihapot	22.6
Alifaattiset hapot	14.4
Rasvat ja hartsihapot	0.5
Polysakkaridit	3.0
epäorgaaniset yhdisteet	22.0
Natriumhydroksidia	2.4
natriumhydrosulfidi	3.6
Natrium- ja kaliumkarbonaatit	9.2
Natriumsulfaatti	4.8
Muut natriumsuolat	1.0
Muut yhdisteet	0.2

Chemistry of sulfate pulping

Ligniinimuunnokset

Sellun valmistusprosessissa tärkein kemiallinen prosessi on ligniinimakromolekyylien tuhoutuminen , joka johtaa sen vapautumiseen puusta ja siirtymiseen liukoiseen muotoon. Aktiivisten reagenssien ja lämpötilan vaikutuksesta puuhun sitoutunut ligniini halkeaa ja kerääntyy keittoliuokseen. Ligniinin eri muotojen reaktiivisuus määräytyy ensisijaisesti sen perusteella, ovatko molekyylien fenoliset fragmentit esteröityjä vai eivät. Yleisesti ottaen vapaiden fenolifragmenttien reaktiivisuus on paljon korkeampi kuin muiden ligniinin rakenneosien. Sulfaattimassan olosuhteissa kahden vahvan nukleofiilisen hiukkasen HS - ja OH läsnä ollessa C-O - C -sidosten tuhoaminen on erittäin tehokasta [8] :[s. 164] :

kaava 1.

Rinnakkain hajoamisprosessien kanssa tapahtuu vapaiden OH-ryhmien kondensaatioreaktioita : sekä fenolisia että alifaattisia. Ligniinin reaktioon emäksisessä väliaineessa muodostuu kinonimetidirakenteita (välituoteyhdiste kaaviossa 1), jotka alkyloituvat tai asyloituvat helposti muodostaen karboksimetyyli- tai bentsyyliestereitä, minkä vuoksi muita polykondensaatio- tai polymerointireaktioita ei tapahdu . [19] .

Siten ligniinin tärkeimmät muunnokset ovat:

soluseinän rakenteen tuhoutuminen ja OH-ryhmien vapautuminen;
ligniinimakromolekyylien tuhoaminen pienimolekyylisiksi fragmenteiksi;
vapautuneiden OH-ryhmien alkylointi tai asylointi.

Polysakkaridimuunnokset

Kraft-massatekniikka

[yksi]

Periodic sulfate Brewing

Jatkuva sulfaattipanimo

Jatkuva sulfaattiselluprosessi on nykyaikaisempi ja kustannustehokkaampi kuin 1900-luvun alussa ja puolivälissä laajalti käytetty eräprosessi. Prosessin tärkeimmät edut ovat:

keittimien lastaamiseen ja purkamiseen liittyvien teknisten toimintojen sulkeminen pois prosessista;
tuotanto- ja varastotilan vähentäminen;
lämmönsiirtoaineiden pienempi kulutus ja niiden vakaa kulutus ajan myötä;
lämmön talteenoton kustannusten vähentäminen;
mahdollisuus prosessien täydelliseen automatisointiin.

Prosessin tärkeimmät haitat ja ominaisuudet ovat:

menetelmää voidaan soveltaa tehokkaasti vain suurtuotantoon;
korkeammat vaatimukset raaka-aineen laadulle, höyryn stabiiliudelle ja keittoliuoksen parametreille;
teknisesti monimutkaisempia laitteita.

Jatkuvan kypsennysprosessin yleinen kaavio voidaan kuvata nykyisen tuotannon - OAO "Mondi SYK" - esimerkillä . Komin tasavallassa sijaitsevalla tehtaalla on 1.1.2017 alkaen käytössä tyypillinen sulfaattisellun jatkuvan tuotannon järjestelmä, jonka kapasiteetti on noin miljoona tonnia vuodessa.

Itse sellun valmistus tapahtuu kolmessa Kamyur-tyyppisessä keittolaitoksessa. Kypsennyslämpötila on lehtipuusellulla 130-155 °C ja havusellulla 140-165 °C. Aktiivisen alkalin pitoisuus on 100-103 g Na 2 O/l, valkolipeän sulfidipitoisuus 30-35 %. Selluloosan saanto virrasta on 48–52 %.

Eri tekijöiden vaikutus sulfaattimassan valmistusprosessiin

[2]

Sulfaattiprosessin muutokset

Katso myös

Kommentit

↑ Venäjällä sellun delignifiointiasteen määritysmenetelmää säätelee GOST 10070-74 (ISO 302-81).
↑ Jotkut lähteet ilmoittavat 1884 sulfaattiprosessin löytämispäiväksi. Itse asiassa tämä on vuosi, jolloin Dahl patentoi löytönsä viisi vuotta aiemmin.
↑ Kraftliner ammattiympäristössä on pahvia tasaisille aaltopahvin kerroksille, valmistettu ensikuidusta (selluloosasta). Kierrätysmateriaaleista valmistettua pahvia (jätepaperia) kutsutaan testlaineriksi . Lisäksi toteamme, että sulfaattipahville tyypillistä runsasta ruskeaa väriä saadaan usein kierrätettyyn pahviin väriaineiden avulla ulkoasun parantamiseksi.
↑ Erikoistapaus koivupuun kypsennyksen jälkeen muodostuneen mustalipeän koostumuksesta on esitetty ehdottoman kuivana koostumuksena.

Muistiinpanot

↑ Koverninsky I. N., Komarov V. I., Tretyakov S. I., Bogdanovich N. I., Sokolov O. M., Kutakova N. A., Selyanina L. I. Puun monimutkainen kemiallinen käsittely / Toimittanut prof. I. N. Koverninsky. - Arkhangelsk: Arkangelin valtion teknillisen yliopiston kustantamo, 2002. - S. 30-50. — ISBN 5-261-00054-3 .
↑ 1 2 3 4 Sjöström E. Puukemia. perusteet ja sovellukset. - Academic Press, 1981. - 223 s. — ISBN 0-12-647480-X .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Ivanov Yu. S. Nykyaikaiset menetelmät sulfaattimassan keittämiseen: Oppikirja. - Pietari. : GOU VPO SPbGTURP, 2005. - 63 s.
↑ Tytärsivu 2. Postimerkin koostumus ja postimerkkien poistoon liittyvät tekijät (eng.) (pdf) (linkki ei ole käytettävissä) . Filateelisten materiaalien säilytys ja hoito . American Philatelic Society. Haettu 21. helmikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 24. maaliskuuta 2012.
↑ 1 2 3 Polyakov Yu. A., Roshchin V. I. Sulfaattimassan tuotanto. - M . : "Metsäteollisuus", 1979. - 376 s.
↑ Massa- ja paperituotteiden tuotanto Venäjällä, tuhat tonnia // CBK Express. - 2016. - Nro 3 (620) . - S. 2 .
↑ Sixta H. Johdanto // Pulpin käsikirja / Toimittanut Herbert Sixta. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2006. - S. 9. - ISBN 3-527-30999-3 .
↑ 1 2 3 Sixta H., Potthast A., Krotschek AW Chemical Pulping Processes // Handbook of Pulp / Toimittanut Herbert Sixta. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2006. - P. 109-391. — ISBN 3-527-30999-3 .
↑ Flyate D.M. paperitekniikkaa. - M . : "Metsäteollisuus", 1988. - S. 16. - ISBN 5-7120-0062-8 .
↑ 1 2 Fengel D., Wegener G. Puu (kemia, ultrarakenne, reaktiot) / Per. englannista. - M . : "Metsäteollisuus", 1988. - 512 s. — ISBN 5-7120-0080-6 .
↑ Koverninsky I.N. Puun kemiallisen käsittelyn tekniikan perusteet. - M . : "Metsäteollisuus", 1984. - S. 24.
↑ 1 2 3 Sulfaatti- ja sulfiittiliuosten käsittely / Toimittanut prof. B.D. Bogomolov ja prof. S.A. Sapotnitsky. - M . : "Metsäteollisuus", 1989. - S. 9-15. — ISBN 5-7120-0160-8 .
↑ Novikova A.I. Modernisoitu sulfaattimassan valmistus: opetusohjelma. - Pietari: GOUVPO St. Petersburg State Technological University of Plant Polymers, 2006. - 162 s. — ISBN 5-230-1474-6.
↑ Sulfaattisaippua // Kemiallinen tietosanakirja / Päätoimittaja I. L. Knunyants. - M . : "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1988. - T. 4. - S. 903.
↑ Sulfaattimassan tuotanto. Yleistä tietoa . Uusi kemistin ja tekniikan käsikirja. Orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden teollisuuden raaka-aineet ja tuotteet (Osa II) . ChemAnalitica.com (1. huhtikuuta 2009). Käyttöpäivä: 27. helmikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)
↑ Landälv I., Löwnertz P. Woods to Wheels (eng.) // Pulp & Paper International (PPI). - 2010. - Vol. 52 , no. 2 . - s. 19-22 .
↑ 1 2 3 Sulfaattineste // Kemiallinen tietosanakirja / Päätoimittaja I. L. Knunyants. - M . : "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1988. - T. 4. - S. 903-904.
↑ Koivun mustalipeäkoostumus (VTT) (englanniksi) (linkki ei saatavilla) . KnowPulp. Haettu 26. helmikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 2. joulukuuta 2010.
↑ Bazarnova N.G. Puun pääkomponenttien kemialliset muutokset o-alkylointi- ja esteröintiprosesseissa // Kasvisraaka-aineiden kemia. - 2001. - Nro 2 . - S. 47-55 . Arkistoitu alkuperäisestä 11. toukokuuta 2006.

Kirjallisuus

Venäjänkielinen

Ivanov Yu.S. Nykyaikaiset kraft-massan keittomenetelmät: Oppikirja. - Pietari. : GOU VPO SPbGTURP, 2005. - 63 s.
Koverninsky I. N., Komarov V. I., Tretyakov S. I., Bogdanovich N. I., Sokolov O. M., Kutakova N. A., Seljanina L. I. Sulfaattisellun tuotanto // Puun integroitu kemiallinen käsittely / Toimittanut prof. I. N. Koverninsky. - Arkhangelsk: Arkangelin valtion teknillisen yliopiston kustantamo, 2002. - S. 30-50. — ISBN 5-261-00054-3 .
Marshak A.B. Sulfaattiselluloosan tuotantotekniikka. Opastus. - L. : LTA, 1977. - 112 s.
Nepenin Yu.N. Sulfaattimassatekniikka // Selluloosatekniikka. 3 osassa. - 2. painos - M . : "Metsäteollisuus", 1990. - T. 1. - 600 s.
Novikova A.I. Modernisoitu sulfaattimassan valmistus: opetusohjelma. - Pietari: GOUVPO St. Petersburg State Technological University of Plant Polymers, 2006. - 162 s. — ISBN 5-230-1474-6.
Poljakov Yu.A., Roshchin V.I. Sulfaattimassan tuotanto. - M . : "Metsäteollisuus", 1979. - 376 s.

Englantia puhuva

Emäksiset prosessit // Kemiallinen sellu / Toimittaneet Johan Gullichsen ja Carl-Johan Fogelholm. - Fapet Oy, 1999. - P. 38-85. — 1180 s. — ISBN 978-9525216066 .
Alkalimassa / Toimittanut Michael J. Kocurek, Thomas M. Grace, E. Malcolm. — Kolmas painos. - Montreal / Atlanta: Tappi Press, 1989. - 637 s. — (Sellun ja paperin valmistus). — ISBN 978-091989371-9 .
Kraft Pulping / Toimittaja A. Mimms, MJ Kocurek, JA Pyatte ja EE Wright. — 2. tarkistettu painos. - Tappi Press, 1997. - 181 s. — ISBN 978-0898523225 .
Sixta H., Potthast A., Krotschek AW Chemical Pulping Processes // Handbook of Pulp / Toimittanut Herbert Sixta. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2006. - P. 109-391. — ISBN 3-527-30999-3 .

Linkit

Kraftmassan tuotanto . Puukemikaalit . TehnoInfa.Ru. Haettu: 15. syyskuuta 2010. (määrätön)
Kemiallisen sellun tuotanto . KnowPulp. Haettu 20. helmikuuta 2010. (määrätön)
Selluloosakaava (pdf) (linkki ei saatavilla) . Lehti "Yritys", nro 2 (07) 2007 . Ilim ryhmä. Käyttöpäivä: 27. helmikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 8. maaliskuuta 2016. (määrätön)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	J9U : 987007548508905171 LCCN : sh85130334 LNB : 000181035