Popolkemični postopek celuloze: uravnotežen pristop k proizvodnji papirja

Kako lahko dosežemo tako visok donos celuloze kot močno kakovost vlaken, hkrati pa ohranjamo porabo energije in kemikalije? Polkemična celuloza ponuja popolno ravnovesje med mehansko in kemično celulozo, zaradi česar je bistven postopek v papirni industriji.

Ta metoda vključuje blago kemično obdelavo za mehčanje lignina, ki ji sledi mehansko rafiniranje za učinkovito ločevanje vlaken. Široko se uporablja za valovito medij in embalažne materiale, ki ponuja večji donos kot kemična celuloze in močnejša vlakna kot mehanska celuloza.

V tem članku raziskujemo njegove procese, prednosti, metode in primerjave v industriji, ki razkriva, zakaj ostaja stroškovno učinkovita in trajnostna izbira.

Kaj je polkemična celuzija?

Pregled opredelitve in procesa

Polkemično celulozo je hibridna celulorna metoda, ki združuje vidike kemične in mehanske celuloze. Postopek vključuje delno razčlenitev lignina v lesenih čipsu z blagim kemičnim obdelavo, čemur sledi mehansko rafiniranje za ločevanje vlaken. Ta pristop izboljšuje kakovost vlaken, hkrati pa ohranja razmeroma visok donos v primerjavi s popolnoma kemičnimi metodami celuloze.

Tipičen razpon donosa (65%–85%)

Donos polkemične celuloze se običajno giblje med 65%in 85% , kar je znatno večje od kraftske celuloze (40%–55%), vendar nižje od zgolj mehanske celuloze (90%–95%). Natančen donos je odvisen od dejavnikov, kot so:

• Kemična koncentracija in vrsta: nižja uporaba kemikalije povzroči večje donose, vendar lahko vpliva na kakovost celuloze.

• Čas in temperatura kuhanja: Optimizacija teh parametrov zagotavlja učinkovito mehčanje lignina brez prekomerne razgradnje vlaken.

• Lesene vrste: Mehke lese in trde lese se obnašajo drugače, vplivajo na celoten donos in značilnosti vlaken.

Pomen polkemičnega celuloze v papirni industriji

Polkemično celulozo ima ključno vlogo v papirni industriji, saj ponuja ravnovesje med močjo vlaken, učinkovitostjo proizvodnje in vplivom na okolje. Široko se uporablja v proizvodnji valovitega medija za kartonsko embalažo, kjer sta visoka trdnost in togost bistveni.

V primerjavi z mehansko celulozo proizvaja močnejša vlakna, v primerjavi s kemično celulozo pa ima večji donos (65%–85%), zaradi česar je stroškovno učinkovit. Poleg tega porabi manj kemikalij in manj energije, zmanjšuje operativne stroške in onesnaževanje okolja. Njegova prilagodljivost omogoča Millsu, da ga zlijejo z drugimi celulozami za prilagojene lastnosti papirja, zaradi česar je vsestranska izbira v različnih aplikacijah.

Polkemični postopek celuloze

Polkemična celuloza je dvostopenjski proces, ki združuje blago kemijsko obdelavo z mehanskim rafiniranjem, da proizvaja visoko donosno celulozo z izboljšano trdnostjo vlaknin. Postopek vključuje skrbno izbiro surovin, kemično predhodno obdelavo za mehčanje lignina, mehansko rafiniranje do ločenih vlaken ter kasnejšo pranje in presejanje, da dobimo čisto, enakomerno kašo.

a) Izbor surovin

Izbira surovin bistveno vpliva na učinkovitost in kakovost polkemičnega celuloze. Postopek je vsestranski, kar omogoča uporabo materialov iz lesa in brez lesa.

Prednostne vrste lesa (trdega lesa proti Softwoodu)

• Trdi les (npr. Oak, Birch, Eucalyptus): Na splošno raje za polkemično celulozo zaradi svojih kratkih vlaken, ki povečujejo togost in površinske lastnosti končnega papirja.

• Mehke lesene lesene plošče (npr. Bin, smreka, FIR): Uporablja se v nekaterih primerih, ko so potrebna daljša vlakna za izboljšanje trdnosti in trajnosti, zlasti pri valovitih srednjih aplikacijah.

Alternativne surovine

Poleg tradicionalnih virov lesa lahko polkemično celulozo uporablja vlakna brez lesa za izboljšanje trajnosti in stroškovne učinkovitosti:

• Bagasse (ostanki sladkornega trsa): izvedljiva alternativa, ki zagotavlja močna vlakna za proizvodnjo kartona.

• Kmetijski ostanki (npr. Pšenična slama, koruzni stebri, bambus): ponujajo okolju prijazno možnost, čeprav potrebujejo dodatno predhodno zdravljenje zaradi večje vsebnosti silicijevega dioksida.

b) Kemična obdelava (stopnja kuhanja)

Kemično predhodno obdelavo je kritičen korak pri polkemični celulozi, saj delno odstranjuje lignin in hemicelulozo, da se olajša mehansko rafiniranje.

Vrste uporabljenih kemikalij

Za stopnjo pred-kuhanja je mogoče uporabiti več kemikalij, odvisno od specifičnega postopka in želenih lastnosti kaše:

• Natrijev sulfit (Na₂SO₃): najpogostejša izbira, ki nudi učinkovito mehčanje lignina, hkrati pa ohranja visok donos vlaken.

• Alkalni sulfit: spremenjena različica, ki zagotavlja boljše lastnosti trdnosti.

• Amonijev sulfit: Včasih se uporablja za izboljšanje kemikalije in zmanjšanje vpliva na okolje.

• Zelena alkoholna pijača: stranski produkt kraft celuloze, ki se uporablja kot stroškovno učinkovita in trajnostna kemična alternativa.

Postopek kuhanja in pogoji

• Temperatura: Običajno se giblje od 140 ° C do 180 ° C , odvisno od surovine in kemične sestave.

• Čas: Zmerni časi kuhanja (10–30 minut) se uporabljajo za zagotovitev zadostnega mehčanja lignina, hkrati pa zmanjšajo poškodbe vlaken.

• Nadzor pH: Postopek se vzdržuje v alkalnih ali nevtralnih pogojih (pH 7–10 ) za optimizacijo kakovosti vlaken.

• Tlak: Kuhanje se izvaja v nadzorovanih tlačnih pogojih (4–8 barov), da se poveča kemična penetracija in enakomernost.

Delno delignifikacijo in odstranjevanje hemiceluloze

Za razliko od kemične celuloze, kjer je lignin skoraj v celoti odstranjen, polkemična celuloza doseže delno delignifikacijo (običajno 20%–40%) za vzdrževanje jakosti vlaken. Tudi hemiceluloza je delno odstranjena, kar izboljša vezanje vlaken in prilagodljivost, hkrati pa ohrani donos.

c) Mehansko rafiniranje

Ko se leseni čipi zmehčajo s kemično obdelavo, se podvržejo mehanski rafiniranju, da ločijo vlakna.

Vloga rafinerjev

• Rafinerje diska: najpogosteje uporabljena oprema, sestavljena iz vrtečih se diskov, ki učinkovito mletijo in ločujejo vlakna.

• Konični in valjasti rafineri: alternativne metode rafiniranja, ki se uporabljajo glede na značilnosti celuloze in nastavitev mlina.

Zahteve za energijo in postopek ločevanja vlaken

• Poraba energije: Mehansko rafiniranje zahteva zmerni vnos energije (200–500 kWh na tono kaše), kar je znatno nižje od čisto mehanske celuloze, vendar večje od kemične celuloze.

• Ločevanje vlaken: Zmehni čipi so striženi in fibrilirani, ki proizvajajo dolga, nepoškodovana vlakna z minimalno škodo, kar povečuje trdnost papirja.

d) pranje in presejanje

Po izpopolnjevanju celuloze podvrže pranju in presejanju, da odstrani neželene materiale in izboljša kakovost.

Odstranjevanje preostalih kemikalij in neželenih delcev

• Stopnja pranja: Odvečne kemikalije, raztopljeni lignin in fragmenti hemiceluloze se odstranijo z vodo ali šibko tekočino. Ta korak je bistven za zagotovitev čistejše kaše in izboljšanje obdelave na nižji stopnji.

• Filtracija in sedimentacija: Uporablja se za ločevanje drobnih delcev in kemičnih ostankov pred presejanjem celuloze.

Pregled vlaken za enotnost

• Vibrirajoči zasloni in centrifugalna čistila: Pomagajte odstraniti prevelika ali nerazvita vlakna, kar zagotavlja doslednost.

• Končno rafiniranje celuloze: Nekateri procesi vključujejo fazo sekundarne rafiniranja za nadaljnje izboljšanje enakomernosti vlaken in vezi.

Vrste polkemičnih metod celuloze

Pol-kemijske metode celuloze se razlikujejo glede na vrsto kemikalij, ki se uporabljajo za predhodno zdravljenje. Medtem ko vse metode vključujejo delno delignifikacijo, ki ji sledi mehansko rafiniranje, različni kemični sistemi vplivajo na lastnosti celuloze, porabo energije in vpliv na okolje. Najpogosteje uporabljen postopek je nevtralna sulfitna polkemična (NSSC) celuloza , vendar alternativne metode, kot so alkalni sulfit, bisulfit, amonija in pol-kemično celulozo . so v specifičnih aplikacijah uporabljene tudi

a) Nevtralno sulfitno polkemično (NSSC)

NSSC celuloza je najpogostejša polkemična metoda celuloze , še posebej favorizirana za proizvodnjo valovitega medija, ki se uporablja v kartonskih in embalažnih materialih. Omogoča optimalno ravnovesje med trdnostjo kaše, stroškovne učinkovitosti in donosom.

Kemične reakcije in pH nadzor

• NSSC celuloza v prvi vrsti uporablja natrijev sulfit (Na₂SO₃) kot aktivno kemično sredstvo, ki delno raztopi lignin in hemicelulozo, hkrati pa ohranja celovitost vlaken.

• papirja . Za vzdrževanje skoraj nevtralnega pH ( pH 7–9 ) med postopkom kuhanja se uporablja varovalni sistem Na₂SO₃ in Nahco₃, ki preprečuje prekomerno razgradnjo vlaken in izboljšanje trdnosti

• Reakcija cilja predvsem na lignin sulfonacijo, zaradi česar je lignin bolj topen v vodi brez pretiranega razpada vlaken.

Ključni vplivni dejavniki

Več parametrov vpliva na učinkovitost celuloze NSSC:

• Kemična sestava: Koncentracija natrijevega sulfita in natrijevega bikarbonata vpliva na stopnjo odstranjevanja lignina in prožnosti vlaken.

• Temperatura: Kuhanje se običajno pojavi pri 160–180 ° C , kar zagotavlja zadostno mehčanje lignina brez pretiranega oslabitve vlaken.

• Trajanje kuhanja: Postopek traja 10–30 minut , odvisno od vrst lesa in želenih lastnosti celuloze.

Primernost za valovito proizvodnjo odbora

• NSSC kaša je zelo primerna za valovito medij zaradi svoje kombinacije visoke trdnosti, togosti in prožnosti.

• Proces ohranja pomemben del hemiceluloze, ki povečuje vezanje vlaken, kar izboljša tlačno trdnost končnega izdelka.

• V primerjavi s popolnoma kemično celulozo NSSC ponuja večji donos (65%–85%) , zaradi česar je stroškovno učinkovit za embalaže.

b) Druge polkemične metode celuloze

Poleg NSSC celuloze obstaja več alternativnih polkemičnih metod celuloze, vsaka z različnimi lastnostmi in aplikacijami.

1. alkalna sulfitna polkemična celuloza (AS-SCP)

• uporablja natrijev sulfit (Na₂SO₃) in natrijev hidroksid (NaOH) . Za ustvarjanje alkalnega okolja

• Proizvaja močnejša in bolj prilagodljiva vlakna kot NSSC celuloza, zaradi česar je primerna za aplikacije, ki zahtevajo izboljšano trdnost papirja.

• Alkalni pogoji olajšajo boljše odstranjevanje lignina in povečajo ločevanje vlaken, hkrati pa ohranijo hemicelulozo.

2. Bisulfit polkemično celulozo

• Uporablja natrijev bisulfit (nahso₃) ali kalcijev bisulfit (CA (HSO₃) ₂) pri kislih ali skoraj nevtralnih pH pogojih.

• Običajno se nanese v celulozi z mehkim lesom , kjer nadzorovano odstranjevanje lignina poveča lastnosti vlaken.

• Proizvaja celulozo z boljšo svetlostjo in površinskimi lastnostmi , zaradi česar je primerna za specializirane embalažne in tiskarske aplikacije.

3. Polkemično celulozo na osnovi amonija

• uporablja amonijev sulfit (NH₄) ₂SO₃ ali amonijev bisulfit (NH₄HSO₃) . Kot kemično sredstvo

• Zmanjšuje vpliv na okolje z zniževanjem emisij žvepla in olajšanjem lažjega okrevanja kemikalij.

• Omogoča zmerno trdnost vlaken , ki se pogosto uporablja v nišnih aplikacijah, kjer so okoljski pomisleki prednostna naloga.

4. polkemično celulozo zelene alkoholne pijače

• Uporablja zeleno alkoholno pijačo , stranski produkt kraftske celuloze, sestavljen iz natrijevega karbonata (Na₂co₃) in natrijevega sulfida (Na₂s).

• Ponuja stroškovno učinkovito in trajnostno alternativo s preurejanjem kemikalij odpadkov iz Kraft Mills.

• Proizvaja celulozo z dobrimi trdnimi lastnostmi , čeprav je njegovo sprejetje omejeno zaradi izzivov v proces integracije.

Vsaka polkemična metoda celuloze zagotavlja različne prednosti, zaradi česar so primerne za različne aplikacije za končno uporabo. NSSC celuloza ostaja najpogosteje uporabljena zaradi svoje učinkovitosti in stroškovne učinkovitosti, medtem ko alternativne metode skrbijo za posebne potrebe v industriji, kot so izboljšana moč vlaken, okoljska trajnost ali izboljšana kemična okrevanja.

Lastnosti in uporabe polkemične celuloze

• Višja vsebnost lignina kot kemična kaša.

• Močna, trdna vlakna z velikim obsegom.

• Prijave:

• Valoviti kartonski in embalažni materiali.

• Časopisni in posebni dokumenti (prozoren papir, maščobni papir).

• Embalaža za hrano in karto.

Prednosti in slabosti polkemičnega celuloze

Polkemična celuloza je široko uporabljena metoda celuloze, ki uravnoteži prednosti mehanske in kemične celuloze. Ponuja velik donos vlaken, zmerno porabo kemikalije in močne lastnosti celuloze, zaradi česar je idealen za pakiranje in valovito proizvodnjo plošče. Vendar pa ima tudi nekatere omejitve, zlasti v smislu zadrževanja lignina, okrevanja kemikalij in vpliva na okolje.

Prednosti polkemičnega celuloze

1. Večji donos v primerjavi s kemično celulozo

• Polkemična celuloza ohrani 65% -85% surovine , medtem ko ima kraft in sulfitno celulost veliko nižje donose ( 40% –55% ).

• Delno zadrževanje hemiceluloze prispeva k večji moči vezave vlaken in razsutem stanju , kar izboljšuje lastnosti papirja.

• Visoko donos zmanjšuje stroške surovin in podpira trajnostne gozdarske prakse z maksimiranjem uporabe vlaken.

2. Zahteva manj energije kot mehanska celuloza

• Mehanska celuloza porabi veliko energije (800–1.200 kWh na tono kaše), medtem ko polkemična celulozija zahteva bistveno manj (200–500 kWh na tono).

• Kemična predhodno zdravljenje mehča vlakna , kar zmanjšuje potrebe po energiji za rafiniranje.

• Nižja poraba energije prispeva k prihranku stroškov in zmanjšanju ogljičnega odtisa pri proizvodnji celuloze in papirja.

3. Proizvaja močna in toga vlakna

• Delno odstranjevanje lignina izboljša prožnost vlaken in trdnost vezi , kar vodi do močnejše kaše v primerjavi s čisto mehansko celulozo.

• Visoka togost vlaken je polkemična kaša za valovito in druge embalažne aplikacije, kjer je trdnost kritična.

• Ravnotežje med zadrževanjem lignina in integriteto vlaken zagotavlja, da polkemična kaša ohranja vzdržljivost, hkrati pa ostaja stroškovno učinkovita.

4. Primerno za različne papirnate izdelke

• V glavnem se uporablja za valovito medij , vendar najde tudi aplikacije v večplastnih papirjih, sestavljenih ploščah in nekaterih tiskarskih papirjih.

• Lahko mešamo z drugimi celulozami (npr. Kraft Pulp), da se poveča specifične lastnosti, kot sta tiskalnost in trajnost.

• Vsestranski dovolj za predelavo tako trdega lesa kot mehkega lesa , pa tudi alternativna vlakna, kot so Bagasse in kmetijski ostanki.

Slabosti polkemičnega celuloze

1. višja vsebnost lignina vodi do nižje svetlosti

• Ker polkemična celuloza ohrani več lignina kot kraft ali sulfit , je nastala kaša temnejša in zahteva dodatno beljenje za aplikacije, ki zahtevajo visoko svetlost.

• Povečana vsebnost lignina vpliva tudi na tiskanje , zaradi česar je manj primerna za drobne tiskarske papirje.

2. kompleksno okrevanje kemikalij v primerjavi s kraftsko celulozo

• Za razliko od procesa Kraft, ki ima dobro uveljavljen sistem za predelavo kemikalij , polkemična celuloza predstavlja izzive pri okrevanju natrijevega sulfita ali drugih kemičnih zdravil.

• Gospodarska sposobnost preživetja kemikalije je odvisna od integracije mlinov in optimizacije procesov , kar za manjše delovanje morda ni mogoče.

Primerjava s kemično celulozo in mehansko celulozo

Polkemična celuloza je vmesni postopek med kemično celulozo in mehansko celulozo , ki združuje vidike obeh, da dosežete ravnovesje med vlakno, donosnostjo in učinkovitostjo proizvodnje. Obseg kemične obdelave je nižji kot pri kemični celulobi, medtem ko je mehansko rafiniranje blažje kot pri mehanski celulori.

Ravnotežje med kemično in mehansko obdelavo

ima	kemično celulozo (npr. Kraft, sulfit)	pol- (npr. NSSC	kemijsko celulozo )
Kemična uporaba	Visoko (obsežno odstranjevanje lignina)	Zmerno (delno odstranjevanje lignina)	Nizka (minimalna kemična obdelava)
Poraba energije	Nizka (kemična delignifikacija zmanjšuje energijo rafiniranja)	Zmerno (zahteva tako kemično kot mehansko energijo)	Visoka (intenzivna mehanska rafiniranje)
Donos	Nizka (40%-55%)	Srednje (65%–85%)	Visoko (85%–95%)
Moč vlaken	Visoka (močna, dolga vlakna)	Zmerna (toga in trpežna vlakna)	Nizka do zmerna (šibkejša vlakna)
Svetlost	Visoko (po belinju)	Medij (temnejši zaradi zadrževanja lignina)	Nizka (visoka vsebnost lignina)
Kemična okrevanja	Učinkovit in dobro razvit	Izziv, manj učinkovit	Ni primerno
Tipične aplikacije	Fini papir, tkiva, embalaža z visoko trdnostjo	Valovirajoči srednji, večplastni deski	Časopisni papir, papir iz revije, poceni tiskarski papir

Ključni odvzem:

• V primerjavi s kemično celulozo ima polkemično celulozo večji donos , vendar ohrani več lignina , zaradi česar je manj svetla in rahlo šibkejša. Vendar zahteva manj kemične obdelave in zagotavlja stroškovno učinkovito alternativo za embalažne materiale.

• V primerjavi z mehansko celulozo polkemično celulozo proizvaja močnejša in trpežnejša vlakna , čeprav z nižjim donosom. Zahteva tudi manj energije , zaradi česar je bolj uravnotežena izbira za aplikacije, kjer sta moč in učinkovitost ključna dejavnika.

Zaradi tega ravnovesja je polkemična celuloza še posebej dragocena za valovito medij in embalažo , kjer je trdnost bistvena, vendar je popolna kemična celulozija nepotrebna.

Preoblikujte svojo proizvodnjo papirja s papirjem za sončni vzhod!

Iskanje stroškovno učinkovite, visoko donosne in trajnostne raztopine celuloze je ? polkemično celulozo ključno za močnejše, trajnejše papirnate izdelke ob optimizaciji energije in kemijske uporabe. Na papirju Sunrise smo zavezani k zagotavljanju inovativnih in okolju prijaznih rešitev za industrijo celuloze in papirja.

Pridružite se nam pri revolucionarnem embalaži, valovitih ploščah in posebnem papirju z naprednimi polkemičnimi tehnikami celuloze. Povečati učinkovitost, zmanjšati stroške in ostati na trgu.

se obrnite na papir Sunrise . Če želite raziskati naše strokovno znanje in rešitve, Zgradimo pametnejšo, bolj zeleno prihodnost za papirno industrijo - to! #