Процесс варки. Заварка

Варка целлюлозы в зависимости от ее назначения проводится по специальному графику, в котором точно определены все стадии варочного процесса и его параметры. Условно процесс варки делится на два периода: заварку и собственно варку.

Заварка- является первой стадией варки целлюлозы. Назначение заварки – полностью и равномерно пропитать кислотой щепу, для того чтобы лигнин прореагировал с сульфитной кислотой с образованием лигносульфоновой кислоты. В присутствии основания лигносульфоновая кислота реагируя с ним, превращается в соль лигносульфоновой кислоты. Происходит так называемое сульфирование лигнина. Это соединение в период заварки находится еще в твердом состоянии. Чем полнее лигнин сульфирован в период заварки, тем лучше он растворяется во время варки. Этому процессу способствует также однородность размеров щепы повышенная крепость и температура кислоты.

Продолжительность заварки зависит от емкости котла и начальной температуры кислоты. Скорость пропитки зависит от крепкости кислоты, а также от влажности щепы. Для ускорения процесса пропитки щепы кислотой применяют способ переменного гидравлического давления.

Пропуск щелока. Его производят по окончании стадии пропитки щепы кислотой при температуре 110-125 ⁰С. Щелоком называется варочная кислота после реагирования ее с древесиной. Щелок перепускают из котла в другой котел, который находится на стадии заполнения варочной кислотой, или в запасную цистерну, работающую под давлением. Количество перепускаемого щелока при загрузке котла щепой без уплотнения составляет 25-40% и при уплотнении щепы 20-30%от объема жидкости, поступившей в него перед заваркой.

Преимущества варки целлюлозы с перепуском щелока заключаются в следующем: сокращается оборот варочного котла, уменьшается удельный расход пара и серы на варку, увеличивается содержание сахаров в щелоке.

Варка. По окончании заварки следует процесс варки. Во время варки в раствор переходит лигносульфоновая кислота и ее соли, образовавшиеся в период заварки. Одновременно с удалением лигнина происходит гидролиз, и растворение значительной части гемицеллюлоз и небольшого количества целлюлозы. Варку производят по различным температурным режимам в зависимости от марки требующейся целлюлозы. Подъем температуры с 105-110⁰ С до конечной 130-155⁰С осуществляется медленно , в течении 1-3 часов. После достижения заданной температуры осуществляется процесс варки. Во время варки в котле поддерживается постоянное давление 0,6-0,7 МПа. Варка продолжается от 1,5 до 5 часов и зависит от применяемого температурного режима, состава кислоты, качества целлюлозы и давления в котле. С повышением температуры и давления в котле время варки сокращается. Однако выход целлюлозы из древесины уменьшается, качественные показатели снижаются.

Окончание варки определяют по цвету, запаху щелока, по содержанию в нем основания и SО₂ , а также по пробе массы отбираемой в конце варки через специальный штуцер. В конце варки содержание сернистого газа в щелоке может быть 0,2-1% и более, щелок приобретает темно-коричневый цвет.

Полный оборот котла длится от 7 до 16 часов. Широко распространено автоматическое регулирование варки с помощью контрольно-регулирующей аппаратуры, а также дистанционного и автоматического управления всеми операциями по обслуживанию котлов. Варочный котел опоражнивают двумя способами: выдувкой и вымывкой.

Использование сульфитного щелока

По окончании варки в щелоке находится в растворенном виде от 47-54 % органических веществ (от массы, взятой на варку древесины). Эти вещества состоят в основном из солей лигносульфоновых кислот , которые образуются при гидролизе гемицеллюлозы, органических кислот и др. Концентрация сахаров в щелоке 2-2,5 %. Примерно 65% сахаров способны сбраживаться дрожжами , выделяя углекислоту и образуя этиловый спирт. После брожения образуется бражка, из которой в специальных аппаратах отгоняют спирт. Остаток после перегонки спирта называется бардой . Выход спирта 60-80% на 1т воздушно сухой целлюлозы. Остальная часть сахаров может быть использована для получения кормовых дрожжей . Обычно кормовые дрожжи получают из барды, которая содержит не сбраживаемые сахара. Остатки барды рекомендуется выпаривать в специальных установках до 50-60% сухого вещества и сжигать в топках паровых котлов. Спуск сульфитных щелоков и барды в водоемы категорически запрещен.

Очистка целлюлозы

После промывки в сцежах целлюлозная масса содержит сучки, непровар, кору, сор, песок и минеральные загрязнения. Эти примеси тщательно удаляются в процессе очистки целлюлозы. Концентрация целлюлозной массы после промывки и стока промывной воды и сцежи составляет 12-18%

Из сцежи масса удаляется гидравлическим способом. Для этого массу размывают струей воды из брандспойтах под давлением. Размытая масса при концентрации 1,5-2,5% поступают в бассейн , а из него насосом подается в верхний этаж очистного отдела.

Очистку целлюлозной массы осуществляют двумя стадиями: грубое сортирование- удаление сучков и непровара ; тонкое сортирование- отделение сора, пучков волокон, комочков, слизи и тд производят в две-три ступени.