Kağıt hamuru değirmeni - Pulp mill
Bir hamur değirmeni odun yongaları veya diğer dönüştüren bir üretim tesisi olan bitki lifi kaynaklarının kalın içine elyaf levha bir sevk edilebilir kağıt fabrikası daha sonraki işlemler için. Selüloz mekanik, yarı kimyasal veya tamamen kimyasal yöntemlerle ( kraft ve sülfit prosesleri) üretilebilir . Bitmiş ürün , müşteri gereksinimlerine bağlı olarak ağartılmış veya ağartılmamış olabilir .
Kağıt hamuru yapmak için kullanılan ahşap ve diğer bitki malzemeleri (su dışında) üç ana bileşen içerir: selüloz lifleri ( kağıt yapımı için arzu edilir ), lignin ( selüloz liflerini birbirine bağlayan üç boyutlu bir polimer ) ve hemiselülozlar (daha kısa dallı karbonhidrat polimerleri) . Hamurlaştırmanın amacı, talaşlar, gövdeler veya diğer bitki parçaları olsun, lif kaynağının yığın yapısını oluşturan liflere parçalamaktır.
Kimyasal hamurlama, lignini ve hemiselülozu, selüloz liflerini depolimerize etmeden selüloz liflerinden yıkanabilen küçük, suda çözünür moleküllere indirgeyerek başarır (selülozu kimyasal olarak depolimerize etmek lifleri zayıflatır). Öğütülmüş odun (GW) ve rafine edici mekanik (RMP) hamurlaştırma gibi çeşitli mekanik hamurlaştırma yöntemleri, selüloz liflerini fiziksel olarak birbirinden ayırır. Ligninin çoğu liflere yapışmaya devam eder. Lifler kesilebileceği için mukavemet bozulur. İlgili hibrit hamurlaştırma yöntemleri, kısaltılmış bir kimyasal hamurlaştırma işlemine başlamak için kimyasal ve ısıl işlemin bir kombinasyonunu kullanır, bunu hemen ardından lifleri ayırmak için mekanik bir işlem izler. Bu hibrit yöntemler, termomekanik hamurlaştırmayı (TMP) ve Kimyasal-termomekanik hamurlaştırmayı (CTMP) içerir. Kimyasal ve ısıl işlemler, daha sonra mekanik işlemin gerektirdiği enerji miktarını azaltır ve ayrıca liflerin maruz kaldığı mukavemet kaybı miktarını azaltır.
Kağıt yapımı için hamur hazırlamak için bilinen en eski yöntemler, 8. yüzyılda Semerkant , Abbasi Halifeliği'nde su gücüyle çalışıyordu .
Değirmen
Aşağıdaki alt bölümlerdeki teknolojiyle ilgili bilgilerin çoğu, CJ Biermann'ın kitabından alınmıştır. Çeşitli hamurlaştırma işlemlerinin kimyası Sjöström'ün kitabında bulunabilir.
Elyaf kaynağının hazırlanması
Kağıt hamuru fabrikaları için en yaygın lif kaynağı hamur odunudur . Diğer yaygın kaynaklar, küspe ve lif bitkileridir. Ahşabı (ağaçları) lif kaynağı olarak kullanan tüm değirmenlerde ilk adım kabuğu çıkarmaktır . Kabuk nispeten az sayıda kullanılabilir lif içerir ve hamuru koyulaştırır. Kaldırılan kabuk, değirmeni çalıştırmak için buhar üretmek için diğer kullanılamaz bitki materyali ile birlikte yakılır . Hemen hemen tüm ahşap sonra bir yontma lifleri serbest bırakmak için daha fazla işlenmeden önce.
Kabuğundan ayrılması bir yapılır çığırtkan (veya kabuksıyırıcı ). Bark yapışma 3-5 kg / cm hakkındadır 2 uykuda sezon (kış) daha yüksek büyüme sezonunda (yaz) ve 2-3 kere. Donmuş kütüklerin kabuğunu çıkarmak daha da zordur.
Kimyasal kağıt hamuru değirmenlerinde, kabuk , kireçlenmeye neden olan ve kimyasal geri kazanım sistemi için ekstra bir yük oluşturan kalsiyum , silika ve alüminyum gibi istenmeyen kirletici maddeleri getirir. Birchbark içeren betulin , bir terpenoid kolayca hamuru değirmende mevduat yaratır.
Mekanik hamur değirmenleri
İlk değirmenler, "cıvata" adı verilen küçük ahşap kütükleri kırmak için kumtaşı öğütme merdanelerini kullandılar, ancak doğal taş kullanımı 1940'larda gömülü silisyum karbür veya alüminyum oksit ile üretilmiş taşların piyasaya sürülmesiyle sona erdi . Bu işlemle yapılan hamur, "taş öğütülmüş odun" hamuru (SGW) olarak bilinir. Odun basınçlı, sızdırmaz bir öğütücüde öğütülürse, hamur "basınçlı öğütülmüş odun" (PGW) hamuru olarak sınıflandırılır. Modern değirmenlerin çoğu, kütükler yerine talaşlar ve öğütme taşları yerine rafineri plakaları adı verilen çıkıntılı metal diskler kullanır. Talaşlar sadece plakalarla öğütülmüşse, hamura "arındırıcı mekanik" hamur (RMP) denir, yongalar rafine edilirken buharda pişirilirse hamura "termomekanik" hamur (TMP) denir. Buhar işlemi, hamuru yapmak için gereken toplam enerjiyi önemli ölçüde azaltır ve liflere verilen hasarı (kesmeyi) azaltır. Mekanik hamur değirmenleri, öğütücüleri döndüren motorları çalıştırmak için çoğunlukla elektrik olmak üzere büyük miktarda enerji kullanır. İhtiyaç duyulan elektrik enerjisinin kaba bir tahmini, bir ton kağıt hamuru başına 10.000 mega joule (MJ)'dir ( ton başına 2.750 kWh )
Kimyasal hamur fabrikaları
Kraft (veya sülfat) işlemi ve sülfit işlemi gibi kimyasal hamurlaştırma işlemleri hemiselülozların ve ligninin çoğunu giderir. Kraft prosesi, selüloz liflerine sülfit prosesinden daha az zarar verir , böylece daha güçlü lifler üretir, ancak sülfit prosesi, ağartılması daha kolay hamur yapar. Kimyasal hamurlaştırma prosesleri, ligninin kimyasal bağlarını kırmak için yüksek sıcaklık ve alkali (kraft) veya asidik (sülfit) kimyasalların bir kombinasyonunu kullanır. Bununla birlikte, kraft kağıt hamuru prosesinde atık su çıkışındaki atmosferik kirlilik ve kirleticiler geniş çapta belgelenmiştir.
Çürütücüye beslenen materyal, hamurlaştırma likörünün parçalara tamamen nüfuz etmesine izin verecek kadar küçük olmalıdır. Odun söz konusu olduğunda, kütükler ufalanır ve talaşlar elenir, böylece çürütücüye beslenen tek tip bir boyut olur. Büyük boy talaşlar yeniden işlenir veya yakıt olarak kullanılır, talaş yakılır. Elenmiş cipsler veya kesilmiş bitki materyali ( bambu , kenaf , vb.) , hamurlaştırma kimyasallarının sulu bir çözeltisi ile karıştırıldığı ve ardından buharla ısıtıldığı çürütücüye gider . Kraft işleminde hamurlaştırma kimyasalları sodyum hidroksit ve sodyum sülfürdür ve çözelti beyaz likör olarak bilinir. Sülfit işleminde hamurlaştırma kimyasalı metal (sodyum, magnezyum, potasyum veya kalsiyum) ve amonyum sülfit veya sülfit karışımıdır .
Çürütücüde birkaç saat sonra, talaşlar veya kesilmiş bitki materyali, kalın bir yulaf lapası benzeri kıvamda parçalanır ve çürütücünün çıkışından bir hava kilidi aracılığıyla "üflenir" veya sıkılır. Basınçtaki ani değişiklik, liflerin hızla genişlemesine ve liflerin daha da ayrılmasına neden olur. Su çözeltisinde elde edilen lif süspansiyonuna "kahverengi stok" denir.
Kahverengi stok yıkayıcılar, karşı akım akışı kullanarak, kullanılmış pişirme kimyasallarını ve bozulmuş lignin ve hemiselülozu giderir. Kraft işleminde siyah likör , sülfit işlemlerinde kırmızı veya kahverengi likör olarak bilinen ekstrakte edilen sıvı konsantre edilir, yakılır ve geri kazanım işleminde sodyum ve kükürt bileşikleri geri dönüştürülür. Lignosülfonatlar , sülfit işleminde harcanan sıvıdan geri kazanılan faydalı bir yan üründür. Temiz hamur (stok) , son kullanıma bağlı olarak ağartma tesisinde ağartılabilir veya ağartılmadan bırakılabilir. Stok, kağıt hamuru makinesi teline püskürtülür, su boşalır, elyaf tabakasına basılarak daha fazla su çıkarılır ve levha daha sonra kurutulur. Bu noktada, kağıt hamuru tabakaları birkaç milimetre kalınlığındadır ve kaba bir yüzeye sahiptir: henüz kağıt değildir. Kurutulmuş küspe kesilir, istiflenir, boşaltılır ve daha fazla işlem yapılması için başka bir tesise gönderilir.
Ağartılmış kraft hamuru ve ağartılmış sülfit hamuru, yüksek kaliteli beyaz baskı kağıdı yapmak için kullanılır. Ağartılmamış kraft hamurunun en görünür kullanımlarından biri, mukavemetin özellikle önemli olduğu kahverengi kağıt alışveriş torbaları ve ambalaj kağıdı yapmaktır. Hamuru eritilmesi olarak bilinen ağartılmış sülfit hamuru özel bir sınıf, örneğin selüloz türevleri yapmak için kullanılan metilselüloz gündelik ürünler geniş bir yelpazede kullanılan laksatifler için unlu mamuller için kağıdı hamur .
Kimyasal-mekanik hamur fabrikaları
Bazı değirmenler , mekanik değirmene benzer ekipmanlarla rafine etmeden önce, odun yongaları veya saman gibi diğer bitki materyallerini sodyum karbonat , sodyum hidroksit , sodyum sülfit ve diğer kimyasallarla ön işleme tabi tutar. Amaç, tamamen kimyasal bir işlemde olduğu gibi lignini uzaklaştırmak değil, liflerin rafine edilmesini kolaylaştırmak olduğundan, kimyasal işlem koşulları, kimyasal hamurlaştırma işlemine göre çok daha az kuvvetlidir (düşük sıcaklık, daha kısa süre, daha az aşırı pH). . Bu hibrit işlemler kullanılarak yapılan hamurlar, Kemi-termomekanik hamurlar (CTMP) olarak bilinir. Bazen bir CTMP değirmeni, bir kraft değirmeni ile aynı yerde bulunur, böylece CTMP değirmeninden çıkan atık su, inorganik kağıt hamuru kimyasallarını yeniden oluşturmak için kraft geri kazanım işleminde arıtılabilir.
zamanlama
Hamurlaştırma işlemi, genellikle ara depolama tankları ile birleştirilmiş birçok üretim aşamasını içerir. Her aşamanın farklı bir güvenilirliği olduğundan ve darboğazlar günden güne değişebildiğinden, bir kağıt hamuru fabrikasının planlanması bu darboğazları ve arıza veya arıza olasılığını hesaba katmalıdır. Her aşama, aynı zamanda, son olarak, ihtiyaçlarını zamanlama yakıt optimizasyonu ve CO dikkate vb buhar / su / kimyasal girdi olarak farklı karar değişkenleri sahip olabilir, 2 enerji gereksinimlerinin da fosil yakıt kazanlar karşılanır, çünkü, emisyon. Genel amaç, üretimi minimum maliyetle maksimize etmektir.
Yapı Malzemeleri
Paslanmaz çelikler , kağıt yapım sürecinde kullanılan çeşitli kimyasallara karşı ürünün demir kontaminasyonunu ve korozyon direncini önlemek için iki temel nedenden dolayı kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hamur yapım süreci boyunca çok çeşitli paslanmaz çelikler kullanılmaktadır. Örneğin, odun yongalarını odun hamuruna dönüştürmek için çürütücülerde dubleks paslanmaz çelikler kullanılmaktadır ve ağartma tesisinde %6 Mo süper östenitik paslanmaz çelikler kullanılmaktadır .
Ayrıca bakınız
- Odun hamurunun ağartılması
- Kraft işlemi
- Kâğıt fabrikası
- Kağıt hamuru değirmeni anlaşmazlığı
- sülfit işlemi
- Kâğıt hamuru