авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Эффективное использование химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона

-- [ Страница 3 ] --
  • В обоих практических случаях результат проклейки определяет содержание химически связанного с волокном АКД.
  • Если в случае офсетной бумаги химически не связанный АКД не влияет на результат проклейки, то при производстве тест-лайнера отрицательно влияет на показатель впитываемости продукции.
  • С ростом содержания гидролизованного АКД в готовой продукции результаты по впитываемости ухудшаются и приводят к эффекту исчезающей проклейки.
  • С ростом зольности офсетной бумаги выше доля химически связанного АКД; доля этой части АКД в тест-лайнере ниже, чем в офсетной бумаге; в целом для проклейки тест-лайнера требуется примерно на 20% АКД-клея по дозировке больше даже при эффективном удержания клея.

В российскую практику автором внедрены новые эффективные АКД-клеи с амфотерным защитным коллоидом, - новый класс продуктов,- что особенно важно в производстве ксероксной и других офисных видов бумаг в сочетании с поверхностной проклейкой. Они имеют высокую концентрацию и могут содержать 150-200% защитного коллоида относительно АКД-воска, что значительно ограничивает тенденцию гидролиза и миграции частиц АКД по сравнению с традиционными клеями. В присутствии анионных загрязнений применение блокирующего фиксирующего агента активизирует действие химикатов с мостиковым механизмом действия (крахмала, ПАА), в том числе и в отношении лучшего удержания частиц АКД-клеев на волокнах.

Рисунок 11: Впитываемость офсетной бумаги в зависимости от расхода

и удержания АКД.

Во втором разделе рассматриваются вопросы ресурсосбережения на основе принципов рациональной химической технологии, в том числе с использованием известных вспомогательных химических продуктов для улучшения электрокинетических параметров массной композиции по всему потоку производства, улучшения условий функционирования машин; в частности, с применением хелатирующих реагентов в цехах подготовки полуфабрикатов. Подробно представлены механизмы взаимодействия катионных фиксирующих добавок и крахмалопродуктов для снижения расхода последних и повышения их эффективности действия, так как использование катионных крахмалопродуктов, в первую очередь для упрочнения структуры полотна, ограничивается довольно низким собственным удержанием на волокне, особенно на вторичном, не превышающем 40 – 60%, даже при благоприятных условиях производства. Добавки вспомогательных фиксирующих веществ позволяют повысить удержание катионного крахмала вплоть до 90% с ростом механической прочности полотна либо снизить дозировку крахмалопродуктов в массу. В случае высокой катионной потребности массы отрицательно заряженные частицы анионных мешающих веществ препятствуют взаимодействию молекул катионного крахмала с волокном, а высокая электропроводность мешает адсорбции катионных химических веществ на волокне и повышению как собственно общего удержания, так и удержания крахмала. Вместе с тем крахмалопродукты могут эффективно использоваться для повышения механической прочности бумаги и картона из первичных и вторичных полуфабрикатов при совместной дозировке с катионными фиксаторами в массу. При этом возможны два варианта усиления действия крахмала с их помощью:

  • Повышение плотности заряда крахмала за счет взаимодействия

катионного полимера с анионными фосфатными группами,

  • Нейтрализация анионных мешающих веществ в массе за счет катионных

химических добавок и повышение таким образом адсорбции крахмала на

волокне.

Рассмотрена взаимосвязь ресурсосбережения с эффектами синергизма действия химических продуктов. Под термином “синергизм действия” химических продуктов подразумевается повышение положительного эффекта химико-технологического процесса от совместного действия химикатов.

В третьем разделе рассмотрены вопросы совершенствования точек дозирования химических продуктов с целью повышения эффективности действия, применение новых синтетических упрочнителей вместо натуральных и совершенствование технологии проклейки клеями на основе канифоли с фиксирующими и удерживающими клей добавками на основе модифицированного ПЭИ и ПВАм. Показаны преимущества дозировки химических продуктов в одной плоскости разреза коллектора напорного ящика БДМ, в разные точки по длине коллектора, совместной дозировки двух совместимых компонентов разной химической структуры в одну точку дозировки.

На ряде российских и украинских предприятий крахмал впервые был успешно заменен на синтетический упрочнитель на основе ПВАм. Программа первичных исследований на производстве включала различные варианты по точкам дозирования упрочнителя и применения процессных химикатов в технологии: ПВАм, модифицированного ПЭИ, ПАА. Технология стала успешной, несмотря на присутствие только катионно заряженных веществ; показатели механической прочности гофробумаги и картона повысились на 50 – 80%. Сильная замкнутость цикла водооборота с расходом свежей воды не более 6 – 13 м/т повышала анионность системы, так что действие продуктов ПВАм и модифицированного ПЭИ на каждом этапе способствовало эффекту упрочнения без перезарядки поверхности волокна. При добавке синтетического упрочнителя к напорному ящику вместе с ПЭИ, а также в массу средней концентрации после смесительного насоса, исключив из системы удержания катионный ПАА, выявились два положительных, можно сказать, последовательно связанных фактора, которые обусловили наиболее эффективное действие упрочнителя:

а) обработка макулатурной массы средней концентрации частицами высококатионного, с низкой молекулярной массой, с высокой энергией когезии ПВАм способствовала нейтрализации и фиксации анионных веществ, что обеспечило более мелкие, мягкие, однородные флокулы, увеличенную поверхность взаимодействия волокон, и инициировало не столь быстрое, как в крафт-целлюлозных композициях, мостикообразование с новым упрочнителем;

б) после рефлокулирования,- в результате прохождения массы через насосы и сортировки, после разбавления,- волокна за счет водородных и других типов связей взаимодействовали с микрочастицами модифицированного ПЭИ с созданием микрофлокул, так что мостиковая связь волокна и упрочнителя стала более прочной вследствие большей поверхности взаимодействия и перехода адсорбированной на волокне воды в свободное состояние.

На основании выполненной работы сделаны следующие выводы:

  • Использование синтетического упрочнителя по эффекту адекватно

упрочняющему действию крахмала.

  • Синтетический упрочнитель более эффективен, чем натуральный,

вследствие высокого собственного удержания и прочности связей

с волокном.

  • Совместное применение натурального и синтетического упрочнителей

снижает затраты на химические продукты.

  • Предпочтительным местом дозирования синтетического упрочнителя

для данных конкретных условий производства является коллектор

напорного ящика КДМ с достижением лучшего качества формования

полотна, либо равномерное распределение его дозировкой в массу

средней и низкой концентрации.

  • В двойной системе удержания синергетический эффект синтетического упрочнителя на основе ПВАм выше, чем эффект использованного ПАА, если иметь в виду свойства механической прочности продукции, формование и удержание на сетке машины.

Хотя в России преобладает выполнение процесса проклейки в кислом диапазоне рН, мировая тенденция движения к нейтральному интервалу, в том числе с клеями на основе канифоли, находит реализацию и в нашей стране.

Учет особенностей их применения позволяет снизить затраты на химические продукты и очистку сточных вод. Представлены результаты промышленного применения продуктов на основе модифицированного ПЭИ и ПВАм, ПАА и ПВАм в процессах канифольной проклейки массы с экономией канифоли и глинозема, стабилизацией и приростом качества многослойного тест-лайнера и двуслойного картона-лайнера из древесной массы. При выборе химических вспомогательных веществ для технологии учитывалось, что более высокий катионный заряд и низкая молекулярная масса химического продукта повышает вероятность его прямого взаимодействия с поверхностью волокна, а более низкий катионный заряд и высокая молекулярная масса увеличивает вероятность начального взаимодействия в жидкой фазе со всеми коллоидными веществами, включая частицы канифольного клея; таким образом, высока вероятность агломерации анионных мешающих и смоляных веществ из жидкой фазы при применении ПАА самостоятельно и, соответственно, вероятность снижения эффективности работы машины. Во втором случае оптимизация расходов химиката с большей энергией когезии и бльшими возможностями образования водородных связей (высококатионный ПВАм) и химиката с лучшей флокулирующей способностью (низкокатионный ПАА) позволила полностью исключить канифольный клей при улучшении и стабилизации впитываемости картона, снизить расход глинозема в 3,5 – 4 раза, повысить свойства механической прочности картона-лайнера (Рисунок 12).

Рисунок 12: Изменение расходов ПВАм и ПАА в процессе производства

картона-лайнера из древесной массы при оптимизации качества.

Четвертый раздел посвящен внедрению результатов исследований и практической оптимизации химической технологии в мокрой части машин при производстве стандартной газетной бумаги на предприятии ОАО”Волга”, стандартной и улучшенного качества газетной бумаги на ОАО “Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК“, влагопрочной бумаги на ОАО“Троицкая БФ”. Раскрыта концепция повышения скорости машин. В разработанной методике с применением многофакторного статистического анализа особый упор делается на такие значимые процессы и факторы, как приспособленная эффективная система удержания, обезвоживание и катионная потребность массы, сухость и влагопрочность бумажного полотна после прессовой части.

На основе исследований составлена диаграмма для выбора химических продуктов фиксации-удержания-упрочнения с ростом катионной потребности и электропроводности массы (Рисунок 13). Рассмотрены направления улучшения качества и ассортимента газетной бумаги. На примерах совершенствования химической технологии производства газетной бумаги показаны возможности роста эффективности работы машин. Выявлено различие в электрокинетическом состоянии бумажной массы с наполнителем и без него. Направления развития производства газетной бумаги в мире предусматривают использование катионного крахмального клея, как упрочнителя структуры полотна, и двухкомпонентной системы удержания из продуктов ПЭИ и ПАА с линейными молекулярными цепочками. Автором эти системы дополнены фиксирующим агентом с использованием минимальной дозировки крахмала или без его использования, применены новые ПАА с разветвленной структурой макромолекул и продукты на основе ПВАм вместо ПАА.

 Рисунок 13:Диаграмма для выбора продуктов-55

Рисунок 13:Диаграмма для выбора продуктов фиксации-удержания-упрочнения

с ростом катионной потребности и электропроводности массы.

Целенаправленная работа по внедрению новой технологии в цехе производства полуфабрикатов и на БДМ-15 ОАО”Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК” с использованием многофакторного статистического анализа привела к существенному экономическому эффекту и приросту скорости машины для всего ассортимента продукции: газетной бумаги 45 г/м,

48,8 г/м и типографской бумаги 55, 60 г/м (Рисунок 14). Выявление роли каждого химического компонента в технологии способствовало всестороннему улучшению работы машины. Высокие уровни катионной потребности и электропроводности массы, начиная от полуфабрикатов и на стадиях подготовки массы на машине, были резко снижены (Рисунок 15). Новая химическая технология по всему потоку “БДМ-15 / цех полуфабрикатов” позволила существенно улучшить показатель пылимости газетной бумаги при печати. Дополнительно производство бумаги повысилось за счет снижения холостого хода и внеплановых простоев.

Благодаря выполненным технико-технологическим мероприятиям уровень катионной потребности массы стал благоприятным для функционирования машины и для снижения дозировки химикатов. Расход химических продуктов фиксации-удержания непосредственно на БДМ по удельным затратам снизился в 1,5 – 2,0 раза, не менее 6,0 кг с.в./час.

Рисунок 14: Повышение скорости БДМ-15.

 Рисунок 15: Изменение катионной-56

Рисунок 15: Изменение катионной потребности массы на БДМ-15.

Новые точки дозирования, подбор химикатов с учетом их синергетических эффектов, использование экологически безопасного фиксатора – это новое в технологии влагопрочных видов бумаг для упаковки пищевых продуктов с относительной влагопрочностью 12 – 30% на ОАО”Троицкая БФ”.

С изменением точек дозирования и порядка подачи химикатов, внедрением системы фиксации-удержания изменился принцип взаимодействия клея с волокном, как и ход реакции этерификации между алкилкетендимером и волокном, соответственно, но в положительную сторону. Частицы АКД-клея с амфотерным защитным коллоидом стали иметь более благоприятные условия для участия в прямой реакции с волокном.

Рисунок 16: Оптимизационная диаграмма влагопрочности.

Во-вторых, применение экологически безопасной,- без содержания свободного, не связанного формальдегида,- полиамидоаминэпихлоргидриновой смолы (ПАЭХГС) также способствовало лучшему эффекту упрочнения бумаги во влажном состоянии со значимо меньшим расходом реагента. Достигнута высокая корреляция между суммарным расходом фиксирующего агента и ПАЭХГС в единицах сухого вещества и относительной влагопрочностью, что указывает на сбалансированность технологии, в отличие от начального электрокинетического состояния волокна в технологии, когда не удерживавшаяся большая часть смолы способствовала перезарядке поверхности волокна. Разработанная оптимизационная диаграмма расхода химических компонентов и влагопрочности бумаги позволила найти правильные дозировки химических продуктов с учетом параметров электрокинетики массы, когда дзета- потенциал поверхности беленого целлюлозного волокна и потенциал течения остаются отрицательными гораздо ниже изоэлектрической точки (Рисунок 16). Благодаря новому маркетингу предприятие расширило ассортимент выпускаемой продукции, освоив производство влагопрочной бумаги массой 30 – 40 г/м на рекордной скорости 520 – 505 м/мин. За период работы по новой технологии скорость машины выросла для всего ассортимента.

В пятом разделе отдельно рассмотрены вопросы практического внедрения рациональной технологии на предприятиях с переработкой макулатуры: ОАО”Алтайкровля”, ООО”Пермский Картон”, ОАО”Ступинский КПК”, ОАО”Киевский КБК”.

Полностью модернизирована технология на ОАО”Алтайкровля” с химикатами вместо канифольного клея с большим расходом сернокислого алюминия применением АКД-клея, ПВАм-фиксатора, синтетического упрочнителя в сочетании с модифицированным ПЭИ или низкокатионным ПАА вместо натурального крахмала, в зависимости от задач, решаемых производством. Пункты себестоимости вырабатываемого гофрокартона изменились полностью, в том числе по затратам на полуфабрикаты, бумагу и картон, на энергоносители, очистку сточных вод, платежи за сбросы во внешние водоемы, при сохранении прежнего уровня себестоимости. Существенный позитивный скачок произошел по стоимости качества продукции и снижению массоемкости продукции. При особом внимании на качество формования бумажного полотна, чему способствовал и комплекс химикатов для технологии, скорость машины возросла втрое с 70 м/мин до максимального уровня по параметрам оборудования; расширился рынок сбыта бумажной продукции и гофротары. В Таблице 3 приведены параметры бумажной массы и экономии ресурсов. В результате прироста удержания достигнута существенная экономия волокна; прекратились сверхнормативные сбросы со сточными водами с более низкими показателями по химическому и биологическому потреблению кислорода.

Таблица 3

Изменение параметров бумажной массы и ресурсосбережения

ООО”Пермский Картон”: В напорном ящике бумагоделательной машины Б-21 среднее содержание воздуха составляло 8,9 объемных процента (об. %). Расчет показал: если массный поток от питательного насоса напорного ящика составляет 15,5 м3/мин, то непосредственно волокнистой суспензии - всего 14,1 м3/мин, и в сутки на “воздух”приходится более 2000 м3, на что затрачивается дополнительное количество электроэнергии, помимо потери производительности машины. Дозировка 200 г/т деаэратора в машинный бассейн для освобождения воздуха из массы принесла ощутимый эффект:cодержание воздуха в напорном ящике снизилось до 1,3 - 1,9 об.% с улучшением обезвоживания на сетке и приростом качества на 10 – 25%. Качественные показатели стабилизировались на уровне качества бумаги марки Б-0 даже при изменении композиции в сторону применения макулатуры вместо крафт-целлюлозы совместно с полуцеллюлозой собственного производства. Новая технология с процессными химикатами внедрена также на КДМ предприятия.

ОАО”Киевский КБК” обладает разносторонним производством мелованного и коробочного картонов массой 185 – 500 г/м, картона”тест-лайнер” и гофробумаги. На КДМ-1, кроме низкого уровня удержания мелкого волокна на вакуум-формерах, проблемы формования и обезвоживания не позволяли увеличить скорость, особенно при выработке картонов массой 350 – 500 г/м. Подача вместо ПАА и совместно с ПАА к каждому формеру 0,22 – 0,25% модифицированного ПЭИ, а позже ПВАм, и кроме того, 0,015% деаэратора в машинные бассейны слоев картона в течение короткого времени привела к подъему скорости машины на 10 – 14%. В связи с тем, что в массу не подавались химикаты для проклейки и упрочнения структуры полотна, следовало подобрать для клеильного пресса рецептуру с реагентами, не вызывающими проблем пенообразования из-за несовместимости, и образующими равномерную, мономолекулярную пленку на поверхности картона. Таковым в дополнение к подобранному крахмальному клею стал полимерный клей с малым размером частиц и эластичными свойствами пленки. При хорошей совместимости с крахмальным клеем расход полимерного со-продукта по сравнению с клеем на основе канифоли для тех же результатов проклейки был ниже более чем на 40%. На КДМ-2 применением двух разных по свойствам ПЭИ-продуктов показано решение проблемы со смоляными затруднениями в сушильной части.

Рисунок 17: Диаграмма комбинированной проклейки картона”тест-лайнер”.

На НП”Набережночелнинский КБК” технология с системой процессных химикатов и комбинированной АКД-проклейки в массе и на клеильном прессе позволила решить вопросы качества продукции и экологии производства (Рисунок 17).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.