Проект бумажной фабрики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Проект бумажной фабрики производительностью 180000 тонн в год газетной бумаги (с разработкой РПО).

Курсовой проект. Пояснительная записка содержит 57 с., 29 таблиц, 15 источников, 1 приложение, графическая часть 1 лист.

Курсовая работа содержит аналитический обзор литературы по требованиям, предъявляемым к газетной бумаге, по традиционной и современной технологии производства газетной бумаги. На основании анализа литературных данных предложена схема размольно-подготовительного отдела. Выбрана композиция по волокну 20 % сульфатной хвойной беленой целлюлозы, 80 % древесной массы из хвойных пород древесины. Размол целлюлозы осуществляется в две ступени до степени помола 26 °ШР. Бумажная масса перед подачей на машину подвергается очистке от узелков в узлоловителях. Выполнен расчет материального баланса, произведен выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования.

Введение

Производство бумаги и картона - это сложный многостадийный процесс, который включает в себя всё многообразие более простых процессов, характерных для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Среди различных видов бумаги, выпускаемых бумажной промышленностью, газетная является наиболее распространенным видом бумажной продукции.

В целом по миру суммарные мощности по производству газетной бумаги составляют 41 млн т/год, а объем мировых рынков 36 млн т/год. Однако наблюдаются небольшие тенденции по снижению производительности газетной бумаги в мире. Главная проблема рынка газетной бумаги - необходимость жесткого соблюдения баланса между спросом и предложением, и в этом аспекте рынок газетной бумаги чувствителен к любым изменениям. Рекордный уровень в производстве газетной бумаги Россия достигла в 2003 году и составил

1814 т/год. По сравнению с предыдущим годом выпуск вырос почти на 100 тыс. тонн. В России всего семь целлюлозно-бумажных комбинатов выпускают газетную бумагу, причем доля трех крупнейших в общем объеме производства составляет 86 %. За последние 7 лет российские предприятия увеличили выпуск газетной бумаги более, чем на половину. Причина интенсивного роста производства является ежегодная отправка на экспорт более 65 % продукции. Наряду с беленой хвойной целлюлозой газетная бумага является наиболее востребованным товаром на мировом рынке отечественной ЦБП.

Основными потребителями газетной бумаги на внутреннем рынке являются издательства газет и журналов, книжные издательства, и крупные государственные типографии. Небольшой спрос предъявляют общественные и частные организации, которые закупают газетную бумагу для печати бланочной продукции, рекламных листовок и брошюр. Выбор между газетной бумагой и другими видами бумаг происходит на основе ее функционального назначения и цены. Газетная бумага является самым дешевым из всех видов бумаг для печати. И из-за технологических особенностей процесса печати ее невозможно заменить другими видами бумаг.

1. Общая часть

1.1 Аналитический обзор литературы

Одним из важных показателей, характеризующих качество газетной бумаги, является масса 1 м² этого вида бумаги.

Практика применения газетной бумаги в типографиях показала, что решающее влияние на качество печати оказывает не столько абсолютное значение величины массы 1м² используемой бумаги, сколько пределы колебаний этой величины. Чем равномернее бумага по массе 1 м², тем выше качество бумаги. Колебания массы 1 м² бумаги и ее толщины приводят к разному оттиску при печатании и вследствие этого к колебаниям интенсивности печати, поэтому на дисплее автоматического контроля и регулирования работы современной быстроходной бумагоделательной машины, вырабатывающей газетную бумагу, неизменно регистрируются изменения толщины и массы 1 м² изготовляемой бумаги в ее машинном и поперечном направлениях [9].

1.2 Объемный вес

Объемный вес является важным показателем газетной бумаги. Увеличение объемного веса за счет хорошей подготовки полуфабрикатов и надлежащего уплотнения листа в мокрой части бумагоделательной машины неизбежно приводит к повышению механической прочности бумаги. При этом уменьшается рыхлость структуры бумажного листа, поверхность его становится более сомкнутой и гладкой, пылимость уменьшается. Поэтому газетная бумага высокого качества должна иметь объемный вес не менее 0,58 г/см³. Чрезмерное повышение объемного веса газетной бумаги практически не опасно. Анализ многочисленных образцов газетной бумаги показал, что объемный вес бумаги, выпускаемой различными предприятиями, колеблется в пределах от 0,51 до 0,7. Верхнего предела объемный вес бумаги достигал только в случаях ее изготовления с повышенной зольностью.

1.3 Механическая прочность

Необходимая механическая прочность газетной бумаги на разрыв в первую очередь определяется возможностью выработки ее на быстроходных БДМ без обрывов и дальнейшего использования на быстроходных перемотных станках, а также типографских ротационных машинах. Основные усилия на разрыв прикладывают к ролевой газетной бумаге в продольном направлении и, поэтому в первую очередь представляет интерес ее прочность именно в этом направлении.

Не всегда прочность бумаги характеризуется только показателями ее сопротивления разрыву, излому или продавливанию. Применительно к газетной бумаге важную роль играет показатель ее сопротивления надрыву (раздиранию), так как значительное число обрывов бумажного полотна при его использовании в типографиях вызывается недостаточным сопротивлением кромок бумаги разрыву. Также представляют интерес показатели влагопрочности и растяжимости (удлинения) бумаги. Показатель влагопрочности должен характеризовать прочность бумажного полотна при его прохождении с сетки в прессовую часть машины и между прессами. Влажная газетная бумага более эластична и обладает повышенной текучестью. При практическом применении бумага обычно подвергается меньшей по величине нагрузке, чем величина ее разрывного груза. Как установлено, поведение бумаги до разрыва является более важным, чем регламентация абсолютной величины ее сопротивления разрыву. Механическая прочность газетной бумаги в значительной степени зависит от того, используется ли для ее изготовления привозная целлюлоза в листах или же целлюлоза, поступающая на бумажную фабрику жидким потоком со своего завода. Прочность бумаги на разрыв оказывается ниже в тех случаях, когда используется привозная целлюлоза, то есть та, которая уже подвергалась сушке на пресспате [11].

1.4 Гладкость

Наиболее четкая печать получается на гладкой, а не на шероховатой газетной бумаге. Поэтому важно изготовлять газетную бумагу с достаточно гладкой поверхностью. При этом сеточная сторона бумаги по гладкости не должна значительно отличаться от лицевой стороны, чтобы печать одинаково хорошо ложилась на обе стороны бумажного листа. Для обеспечения достаточно высокой гладкости газетной бумаги при ее выработке применят ровнители и сглаживающие прессы. Гладкость газетной бумаги в значительной степени определяется влажностью бумажного полотна, поступающего на машинный каландр, а также температурой поверхности каландровых валов.

1.5 Влажность

Влажность газетной бумаги является важным показателем ее качества. Весьма важно, чтобы газетная бумага не была пересушенной. Так как бумагу следует рассматривать как капиллярно-пористый коллоидный материал, то пересушка влечет за собой необратимые коллоидно-химические изменения. Волокна пересушенной бумаги становятся более хрупкими и ломкими, теряется их эластичность. Увеличивается пылимость бумаги и склонность ее наэлектризоваться статическим электричеством. Вместе с тем газетную бумагу с чрезмерно высокой влажностью трудно подвергать отделке. При пропуске влажной бумаги через машинный каландр в ней становятся особенно заметными все посторонние включения (сор, костра и пр.). Много затруднений возникает при неравномерной влажности газетной бумаги. Это влечет за собой неравномерный вес 1 м² бумаги, неоднородность ее печатных свойств, возникновение в рулонах местных деформаций. В связи с тем, что газетная бумага не проклеивается и содержит много древесной массы, она имеет пористую структуру и легко поглощает влагу из окружающего воздуха, т.е. обладает относительно высокой гигроскопической влажностью. Гигроскопичность различных видов газетной бумаги зависит от содержания в ней минерального наполнителя, состава по виду волокон и от пористости бумаги. Установлено, что при прочих равных условиях наличие в бумаге минерального наполнителя несколько снижает гигроскопическую влажность, а увеличение содержания древесной массы, наоборот, повышает ее.

1.6 Зольность

Введение в бумажную массу минерального наполнителя (каолина и др.), как известно, способствует улучшению печатных свойств бумаги: повышается ее гладкость, увеличивается непрозрачность, просвет бумаги становится более ровным. Зольность газетной бумаги в пределах 2-3 %, а иногда и до 5 % мало отражается на показателях механической прочности. При введении наполнителя в бумажную массу несколько повышается объемный вес бумаги и экономится волокнистый материал, так как часть его заменяется минеральным наполнителем.

1.7 Восприимчивость к типографской краске

Газетная бумага должна энергично впитывать печатную краску, так как необходимо быстро закреплять ее на оттисках в связи с использованием для печатания газет быстроходных ротационных машин. Высокая впитывающая способность газетной бумаги по отношению к типографской краске определяется свойствами, как самой бумаги, так и используемых красок. Благодаря высокому содержанию древесной массы в композиции газетной бумаги она отличается большой пористостью, так как по сравнению с волокнами целлюлозы волокна древесной массы более грубы и образуют менее плотную и, следовательно, более пористую структуру листа. Поэтому и объемный вес бумаги, содержащей древесную массу, оказывается всегда более низким по сравнению с объемным весом бумаги, изготовленной исключительно из волокон целлюлозы. Однако чрезмерно рыхлая газетная бумага, с ненормально низким объемным весом, как правило, мало пригодна для печати. Она имеет пониженную гладкость и обычно бывает неоднородной по своим свойствам. Типографская краска на такой бумаге «проваливается», не оставляя четкого оттиска на поверхности, поэтому регламентируется величина допускаемого нижнего предела объемного веса газетной бумаги. Типографские краски, применяемые при печатании газет, «высыхают» за счет впитывания их бумагой, т.е. вследствие ее пористости. К тому же краски для печатания газет отличаются небольшой вязкостью, что облегчает их впитывание бумагой. Эти краски изготовляют на жидкой нефтяной олифе из нефтяной сажи или смеси ее с газовой сажей, с синей подцветкой индулином в олеиновой кислоте.

1.8 Упругость

Упругость газетной бумаги является важным свойством, характеризующим пригодность ее к печати. Упругая газетная бумага под влиянием нагрузки сжимается и после прекращения давления почти полностью восстанавливает свою первоначальную толщину. Упругие свойства газетной бумаги и, в частности, ее сжимаемость при печатании в известной степени компенсируют неизбежные колебания толщины и шероховатости ее поверхности, а также небольшие неровности печатной формы. В результате создаются условия для достаточно равномерного наложения на поверхность бумаги слоя типографской краски, что и определяет в значительной степени качество печати. Таким образом, при прочих равных условиях печатные свойства бумаги тем выше, чем больше ее упругость. Если бы бумага была совершенно пластичной и неупругой, то после наложения печати она имела бы не гладкую, а рельефную поверхность, что крайне нежелательно.

1.9 Полуфабрикаты производства газетной бумаги

Свойства готовой бумаги в значительной степени определяются свойствами исходных волокнистых материалов и режимом из переработки. Бумажная фабрика должна стремится производить бумагу из наиболее дешёвых волокон, полуфабрикатов, которые будут обеспечивать заданное качество готовой продукции при наименьших сложных технологических процессах их переработки. При выборе полуфабрикатов должны учитываться бумагообразующие свойства.

Основой композиции современной стандартной газетной бумаги является древесная масса, к которой обычно добавляют сравнительно небольшое количество небеленой сульфитной и (или) полубеленой сульфатной целлюлозы. В составе печатных видов бумаги содержание древесной массы колеблется от 20 до 85 %. Независимо от вида используемой целлюлозы продолжает оставаться актуальной проблема максимального сокращения ее содержания в композиции бумаги с заменой целлюлозы древесной массой, поскольку суммарный расход электрической и тепловой энергии на выработку целлюлозы в 2 раза больше, а выход волокон в производстве сульфитной и сульфатной видов целлюлозы почти в 2 раза меньше, чем в производстве древесной массы. Если размолотая целлюлоза повышает механическую прочность газетной бумаги, особенно во влажном состоянии, что существенно для обеспечения безобрывной работы бумагоделательной машины, то древесная масса обеспечивает основные печатные свойства бумаги, и в первую очередь ее светонепроницаемости и надлежащее восприятие типографской краски. Этот полуфабрикат способствует увеличению пористости бумаги и впитывающей способности к типографской краске, мягкости и упругости, равномерности просвета. Вместе с тем, как правило, древесная масса снижает белизну бумаги, ее гладкость, лоск, долговечность и основные показатели механической прочности. Степень помола древесной массы, предназначенной для изготовления обычной газетной бумаги - 70-72 °ШР, плотность по Кларку - 0,4-0,41 г/см³ [4].

С развитием производства различных модификаций древесной массы их стали успешно применять в разных соотношениях и количествах при изготовлении газетной бумаги. Древесная масса - это полуфабрикат, который получают при механическом истирании древесины до её роспуска на отдельные волокна. Процесс получения древесных масс принципиально отличается от варки целлюлозы тем, что практически 85-92 % древесного вещества остается в готовом продукте - древесной массе. В результате резко сокращается расход древесины на производство одной тонны бумаги, а также уменьшается количество отходов, попадающих в сточные воды.

По показателям механической прочности древесная масса уступает целлюлозе. Тем не менее, её в значительной степени используют для производства газетной бумаги, что снижает себестоимость готовой продукции . Виды древесной массы зависят от технологического способа обработки древесины. ТММ (бурая) - термомеханическим способом, ДДМ (белая) - дефибрированная древесная масса, ХТММ - химико-термо-механическим способом. При сравнении свойств ДДМ и ТММ следует учитывать, что длинноволокнистая фракция ТММ состоит из более грубых волокон и менее способных образовывать прочные связи, чем соответствующая фракция ДДМ. Вместе с тем, коротковолокнистая фракция ТММ имеет более развитую удельную поверхность и образует больше прочных связей, чем такая же фракция ДДМ. Применение ХТММ в производстве газетной бумаги экономит до 40 % электроэнергии при замене ТММ. Замена ДДМ в композиции газетной бумаги на ТММ и ХТММ уменьшает непрозрачность бумаги и увеличивает показатель просвечивания-пробивания.

При изготовлении улучшенной бумаги применяют пoлyфaбрикаты, подвергнутые отбелке (в основном ХТММ и ТММ), в композицию вводят минеральный наполнитель, а готовую бумагу пропускают через суперкаландр или подвергают мелованию на специально приспособленных для этого плоскосе точных бумагоделательных машинах, на которых ранее вырабатывалась обычная газетная бумага.

Для мелования используют каолин или смесь каолина с карбонатом кальция. В качестве связующего обычно применяют крахмал или смесь крахмала с латексом. Мелованную таким образом, га зетную бумагу подвергают каландрированию.

Целлюлоза из древесины хвойных пород является наиболее ценным волокнистым материалом. Она состоит в основном из длинных волокон трахеид и содержит очень мало мелких паренхимных клеток.

Опыт работы предприятий во многих странах мира показывает целесообразность использования при выработке газетной бумаги бисульфитной целлюлозы с выходом 60-65 %, хотя последняя существенно уступает сульфатной по показателю сопротивления раздиранию. Важным преимуществом бисульфитной целлюлозы по сравнению с сульфатной является то, что при одинаковой степени провара она обеспечивает увеличение выхода целлюлозы на 10 %, а по сравнению с обычной сульфитной целлюлозы её выход больше на 5 %. Благодаря этому даже некоторое повышение содержания такой целлюлозы в композиции бумаги не приводит к увеличению её себестоимости .

1.10 Размольно-подготовительный отдел производства газетной бумаги

В размольно-подготовительном отделе производиться подготовка бумажной массы для последующего отлива ее на бумагоделательной машине. Процесс приготовления бумажной массы - одна из важнейших операций в производстве бумаги. Он складывается из размола растительных волокон (их долевого расщепления и поперечного укорачивания), входящих в композицию бумаги, внесения в массу суспензии наполнителя, проклеивающих веществ, красителя и других компонентов. В состав размольно-подготовительного отдела входит следующее основное оборудование: приемные емкости и бассейны для полуфабрикатов, раз малывающее оборудование, сгустители, очистители.

Назначение процесса размола - придать волокну определенные структуру и размеры по длине и толщине, сделать волокна гибкими и пластичными и сообщить им определенную степень гидратации, чтобы обеспечить связь волокон в бумажном листе, хорошее формование (просвет) и заданные свойства бумаги. При размоле массы механические процессы вызывают измельчение волокон и обусловливают структуру бумаги, а коллоидно-физические явления, происходящие в результате взаимодействия воды и целлюлозы - связь волокон в бумаге. Размол ведется в присутствии воды в размалывающих аппаратах. Таким образом, необходимо придать волокнам способность впитывать в себя воду (набухать) с последующим внутренним и внешним фибриллированием. Благодаря этому создается активная поверхность волокон, усиливаемая поверхностным натяжением воды. Процесс набухания зависит от степени разрушения поверхностной оболочки волокон, от свойств самой целлюлозы и жидкости, в которой происходит набухание. При использовании в композиции бумаги волокон, прошедших предварительную сушку (целлюлоза в кипах, сухой брак и другое) важно помнить, что период набухания таких волокон увеличивается. Поэтому размол лучше проводить ступенчато, с введением процесса набухания между ступенями.

Для размола волокнистых полуфабрикатов применяются различные виды размалывающего оборудования: дисковые и конические мельницы, пульсационные мельницы, роллы и тому подобное.

Дисковые мельницы являются в настоящее время основным размалывающим оборудованием. Их широкое применение можно объяснить рядом преимуществ: возможностью вести размол массы при высокой концентрации (до 40 %), повышением однородности получаемой массы, меньшими габаритами и удобством эксплуатации, значительно меньшей мощностью одного агрегата и меньшим удельным расходом электроэнергии на 15-25 % по сравнению с коническими мельницами.

Дисковые мельницы в зависимости от количества зон размола и вращающихся размалывающих поверхностей делятся на 4 группы: 1) однодисковые (одна размалывающая поверхность вращается, другая не вращается); 2) двухдисковые (вращаются обе размалывающие поверхности в противоположных направлениях); 3) сдвоенные мельницы (между двумя неподвижными дисками расположен вращающийся диск, имеющий 2 размалывающие поверхности); 4) многодисковые мельницы.

К факторам, определяющим процесс размола волокнистых полуфабрикатов, его скорость, экономичность и направление или характер размола, относятся: продолжительность, удельное давление, концентрация массы; вид размалывающей гарнитуры, окружная скорость, кислотность, температура некоторые другие. Но главными являются два: время и удельное давление при размоле. Остальные факторы являются практически постоянными, неуправляемыми.

Введение наполнителя сообщает бумаге определенные свойства. Вводят его после размола. В качестве наполнителя могут служить каолин, мел, гипс, тальк и другие. В производстве данного типа бумаги лучше использовать самый дешёвый наполнитель - мел. Основная цель введения мела заключается в том, чтобы сообщить такие свойства, как белизну, непрозрачность, мягкость, гладкость, впитывающую способность и другие. Минеральные наполнители улучшают печатные свойства. Бумага лучше воспринимает краску из печатной формы, краска не просачивается и не затрудняет чтение. Применение минеральных наполнителей имеет также экономическое значение, так как позволяет заменить часть волокна более дешевым минеральным материалом. Однако наполнители придают бумаге и отрицательные свойства: понижают механические свойства. Но все зависит от количества наполнителя в бумажной массе, о котором судят по зольности. Газетная бумага считается малозольной, с содержанием золы до 5 %. Иногда вообще не добавляют наполнитель для производства газетной бумаги. В таком случае, она будет считаться бумагой с естественной зольностью.

Проклеивающие вещества вводят в бумажную массу для придания ей водоотталкивающих (гидрофобных) свойств, для повышения сил связи между волокнами, придания бумаге других свойств - жесткости, звонкости и другие.

В первом случае чаще всего применяются эмульсии канифольных клеев (бурого, белого, высокосмоляного и др.), во втором случае в бумажную массу вводят крахмальные клейстеры, раствор животного клея, силиката натрия, полиакриламида.

Отлив бумаги в нейтральной среде находит все большее применение во всем мире.

Для закрепления клея на волокне, повышения удерживаемости мелкого волокна и наполнителя в бумажную массу вводят раствор глинозема или алюмокалиевых квасцов

Для устранения нежелательных серых, желтых тонов в бумаге, для окраски или подцветки в массу вводят раствор красителя.

При изготовлении газетной бумаги не используют процесс проклейки, а содержание наполнителя очень небольшое (зольность 5%).

1.11 Подготовка массы к отливу

Система подготовки и подачи массы на машину обеспечивает постоянство композиции, концентрации массы, степени помола, не допускает осаждения волокон, выпадения проклеивающих и наполняющих веществ, а также контролирует расход бумажной массы, поступающей на машину, предварительно прошедшей тщательную очистку и деаэрацию. Таким образом, назначение этой системы - окончательная подготовка бумажной массы перед подачей ее в напорный ящик. Окончательная подготовка решает следующие задачи:

· разбавление массы после машинного бассейна;

· окончательная очистка массы от посторонних включений, попадающих в нее при составлении композиции;

· удаление пучков, лепестков и сгустков волокон из массы перед подачей ее на машину;

· удаление содержащегося в массе воздуха (деаэрация).

1.12 Аккумулирование бумажной массы в машинном бассейне

Бумажная масса поступает в систему подготовки к отливу из РПО, где происходит размол волокнистого полуфабриката, его предварительная очистка и составление заданной композиции. Готовая композиция подается в машинный бассейн, функциональное назначение которого - обеспечение постоянства композиции, концентрации массы и создание буферного запаса для компенсации нарушений равномерности подачи и характеристик массы из РПО.

Постоянство композиции и свойств массы достигается путем непрерывного перемешивания ее в бассейне. В качестве перемешивающих устройств чаще всего используют пропеллерные мешалки. Интенсивность перемешивания можно регулировать изменением частоты вращения или шага перемешивающего элемента.

1.13 Разбавление бумажной массы

Разбавление - первая операция, которой подвергается масса перед подачей на бумагоделательную машину. Для разбавления используют оборотную воду, освобождающуюся на сеточной части машины при обезвоживании бумажного полотна. Степень разбавления для отлива зависит от массы 1 м² бумаги, рода волокна, степени помола. Наряду с этим имеют значение температура массы, конструкция сеточного стола (длина, мощность отсасывающих ящиков и др.).

На быстроходных машинах эту операцию проводят в смесительных насосах. Смесительные массные насосы могут перекачивать массу концентрацией до 5 %. Для подачи разбавляющей воды во всасывающую линию насоса вваривается труба.

1.14 Очистка массы

Перед подачей на машину бумажная масса должна подвергаться тщательной очистке. Ее цель - удалить образовавшиеся в процессе подготовки бумажной массы узелки, пучки волокон, закатыши, сгустки, кусочки грязи и слизи, пузырьки воздуха, а также посторонние включения в виде песка, металлических частиц и др. От степени очистки массы зависит не только качество бумаги, но и работа самой машины. Указанные образования и дополнительные включения ухудшают качество бумаги, а также являются причиной обрывов полотна, повреждений сетки, поверхностей отсасывающих ящиков, прессовых сукон, прессов и других узлов машины. Очистка бумажной массы для газетной бумаги проводится последовательно на вихревых очистителях в 3 ступени, а затем на узлоловителях в 1-2 ступени Принцип работы вихревых очистителей основан на отделении от волокна частиц, отличающихся от волокна по плотности (массе) или удельной поверхности.

Системы очистителей устанавливают простым каскадом, когда отходы одной ступени идут на следующую ступень, а хорошая масса - на вход предыдущей, и так на всех ступенях системы очистки. Основная очистка происходит на 1-й ступени, а остальные служат для возврата волокна, хотя тоже оказывают влияние на эффективность очистки.

1.15 Сортирование массы

Сортирование массы в системах подготовки перед отливом на БДМ осуществляется в закрытых одно- или двухситовых напорных сортировках с гидродинамическими лопастями.

Назначение машинных сортировок - удаление пучков и узелков волокон, защита напорного ящика и сеточной части машины от повреждения посторонними включениями и дефлокуляция бумажной массы. Машинные сортировки работают при низкой концентрации. Уровень отходов составляет 3-5 % и на сортировке последней ступени устанавливают камеру отходов, которая открывается через определенный промежуток времени или по мере заполнения. Машинные сортировки устанавливаются в непосредственной близости от напорного ящика, чтобы флокулы не могли образоваться вновь.

Важно отметить, что в современных условиях газетную бумагу в большинстве случаев вырабатывают на бумажной фабрике, находящейся в системе комбината. Таким образом, полуфабрикаты (целлюлоза и древесная масса) поступают для изготовления газетной бумаги жидким потоком с целлюлозного и древесно-массного заводов, расположенных в системе того же комбината. Такой способ производства газетной бумаги не только экономически более выгоден по сравнению со способом изготовления газетной бумаги из привозных полуфабрикатов, но и обеспечивает более стабильную работу современных быстроходных бумагоделательных машин.

1.2 Характеристика исходных материалов и готовой продукции. Стандарты на сырьё, химикаты и готовую продукцию

1.2.1 Стандарты на сырье

Целлюлоза сульфатная беленая из хвойных пород древесины по ГОСТ 9571-89

· белизна,% не менее, 84;

· сорность, сор/м² площадью 0,1-1,0 мм² не более, 100;

· разрывная длина, м не менее, 7500;

· рН 6,0-7,0;

· вязкость, SCAN не менее, 600.

Белая древесная масса из хвойных пород древесины.

Таблица 2.1 - Требования к белой древесной массе из хвойных пород древесины

Показатели	Класс прочности
	I	II	III
	А	Б	А	Б	А	Б
Постоянное сопротивление изгибу Минимальная разрывная длина, м Сопротивление раздиранию	300 2500 50	50 2200 40	10 1800 30
Минимальная степень белизны, % Сорность: - щепочка свыше 1 мм2 - щепочка свыше 2 мм2 Фракция 0,2 мм Максимальный градус помола, ШР Сухость, %	60 10 Нет 0,5 80 27	55 50 Нет 5,0 80 27	60 10 Нет 0,5 75 27	55 50 Нет 5,0 75 27	60 10 Нет 0,5 70 27	55 50 Нет 5,0 70 27

1.2.2 Стандарты на реагенты

Алюминий сернокислый технический очищенный по ГОСТ 12966-85

· содержание окиси алюминия, % не менее, 15;

· содержание нерастворимого в воде остатка, % не более, 0,5;

· содержание железа в пересчете на окись железа, % не более, 0,04.

Полиакриламид гель технический по ТУ 6-01-1049-81, марка Polymin KE 2020

Крахмал катионизированный картофельный

· сухого вещества, %, 80-84;

· относительная плотность, кг/дм³, 0,7;

· рН 6,5-7,5.

АКД (дисперсия воска на основе алкилкетенового димера) KEMIRA

1.2.2 Стандарты на готовую продукцию

Газетная бумага должна соответствовать требованиям ГОСТ 6445-74

Таблица 2.2 - Технические характеристики газетной бумаги

Показатель	В (высшая категория)	О (I категория)	А (I категория)	Б (I категория)
1. Масса бумаги 2. Разрывная длина в машинном направлении, м не менее 3. Плотность, г/см3 не менее 4. Сопротивление разрыву, м не менее 5. Гладкость, с не менее 6.Белизна, % 7. Непрозрачность, % не менее 8. Сорность - площадью 0,5-1,5 мм2 на 1 м2 - свыше 1,5-2 мм2 9. Влажность, % 10. Зольность, % не более	45±1,5 4000 0,6 23 50 60 95 - 8±2 5 8 5	45±1,5 (2) 3000 0,6 20 50 60 95 - 8±2 5 8 5	45±1,5 (2) 3000 0,59 19 45 60 93 - 8±2 5 8 5	45±1,7 (2) 2700 0,57 19 30 60 92 - 8±2 5 8 5

1.2.3 Требования к качеству производственной воды для производства газетной бумаги

· температура, °С, 50;

· содержание взвешенных веществ, мг/л, 50;

· рН 6,5-8,0;

· жесткость общая, мгэкв/л, 7,5;

· окисляемость перманганата, мг О₂/л, 150;

· содержание железе общего, мг/л, 0,5;

· содержание марганца, мг/л, 0,1;

· БПК 30.

1.2.4 Производство

Данным проектом предлагается следующая композиция по волокну для производства газетной бумаги: целлюлоза сульфатная беленая хвойная 20 %, дефибререная белая древесная масса 80 %, зольность естественная.

Хвойная сульфатная беленая целлюлоза поступает на производство в кипах. Второй компонент для производства газетной бумаги (древесная масса) поступает на бумажную фабрику из древесномассного завода.

Технологическая линия для подготовки целлюлозной массы на данной бумажной фабрике включает в себя:

· дисковые мельницы для размола (для увеличения однородности получаемой массы благодаря более точной установке размалывающей поверхности);

· бассейны для перемешивания и хранения массы низкой и средней концентрации;

· насосы для перекачки массы.

Размол ведется в 2 ступени на дисковых мельницах с введением процесса набухания между ступенями для того, чтобы достичь наибольшего эффекта в изменении свойств обрабатываемых волокон сульфатной хвойной целлюлозы, а также для того, чтобы не увеличивалось давление в системе. Данный полуфабрикат считается трудноразмалываемым, оптимальным режимом работы дисковых мельниц считается такой, при котором за один проход массы через мельницу (размол в одну ступень) составляет 5-8 °ШР. Прирост степени помола на первой ступени составляет 6 °ШР, на второй также 6 °ШР. Конечная степень помола целлюлозы 26°ШР. При выходе из строя мельницы схема предусматривает использование резервной мельницы на каждой ступени размола.

Проектом предлагается добавление АКД (0,6 кг/т) как фиксирующего агента, глинозема - для поддержания рН (5 кг/т) и катионного крахмала (2,5 кг/т) - для повышения сил связи между волокнами. Последние два реагента добавляются в композиционный бассейн, а АКД - в бак постоянного уровня.

Добавка крахмала до внесения АКД помогает также нейтрализовать анионные фракции. До введения дисперсии АКД ее следует разбавить до концентрации 2-5 %, что облегчает процесс перемешивания с бумажной массой. Если температура в БПУ превышает 35 °С, АКД вносится в непосредственной близости от напорного ящика (после очистителей). При температуре ниже 35 °С АКД лучше вносить в неразбавленную массу (в БПУ).

Полиакриламид для повышения удержания волокна подается в бумажную массу насосом из емкости через расходомер перед напорным ящиком бумагоделательной машины.

Для очистки применяется установка вихревых очистителей УВК.

Целлюлозная масса, разбавленная до 3,5%, подается в Приемный бассейн беленой САЦ (поз.1). Начальная степень помола целлюлозы 14 ШР. Целлюлоза из приемного бассейна беленной САЦ (поз.1) насосами (поз.1а) подается на первую ступень размола (поз.3) на дисковых мельницах (прирост степени помола 6 ШР), затем из бака-аккумулятора (промежуточный бассейн) (поз.4) насосами (поз.4а) подается - на вторую ступень размола (поз.5) до степени помола 26 ШР. Концентрация при размоле 3,0 %.

Древесная масса с концентрацией 3,5 процентов подается в приемный бассейн(поз.2), разбавляется до 3,0% и направляется в композиционный бассейн (поз.7). Туда же поступает целлюлоза после второ ступени размола и бумажный брак, глинозем для поддержания рН (5 кг/т) и катионизированный крахмал (2,5 кг/т) - для повышения сил связи между волокнами.

Из композиционного бассейна (поз.7) готовая композиция для производства газетной бумаги перекачивается с помощью массного насоса (поз.7а) в машинный бассейн (поз.8), куда добавляется перелив из БПУ.

Машинный бассейн снабжен циркуляционным устройством для перемешивания массы, чтобы она не застаивалась, волокно при этом не оседало на дно. Концентрация массы в машинном бассейне 3,0 %, степень помола массы 70 °ШР. Далее масса проходит через смесительный насос (10). Бумажная масса идет с постоянным напором к смесительному насосу от БПУ. С помощью технической задвижки регулируется расход массы, путём неполного закрывания или открывания задвижки. Во всасывающий трубопровод также вводится регистровая вода на разбавление. Концентрация массы после прохождения смесительного насоса снижается до 1,0 %. Разбавленная и хорошо размешанная бумажная масса идёт по трубопроводу к узлу очистки массы.

Степень разбавления массы регулируется задвижкой на нагнетательном трубопроводе. Если задвижку несколько прикрыть, то степень разбавления уменьшится, так как приток оборотной воды из подсеточной ванны к смесительному насосу снизится Частичное открытие и закрытие задвижки не влияет на количество массы, поступающей к смесительному насосу из БПУ, так как последний расположен выше. Для того, чтобы масса 1 м² была постоянной необходимо постоянное соотношение между количеством подаваемой в единицу времени массы и скорости машины. Её можно регулировать, изменяя или количество массы из бассейна на БДМ при постоянной скорости движения сетки, или изменяя скорость движения сетки при постоянной подачи массы из бассейна.

Операция очистки массы предшествует отливу бумаги на машине. Очистку производят на вихревых очистителях , расположенных по каскадной схеме.

Далее очищенная бумажная масса с первой ступени поступает на сортирование в узлоловители. Отходы от сортирования направляются в гауч-мешалку, а бумажная масса направляется к напорному ящику закрытого типа, откуда она под определенным напором непрерывно вытекает на сетку бумагоделательной машины. Равномерный отлив бумаги на машине достигается при условии постоянства количества и концентрации бумажной массы, подаваемой на машину в единицу времени при установившемся её режиме работы. Концентрация бумажной массы в напорном ящике равна 0,6 %, степень помола 73 °ШР, рН равна 6,5-7,5 и температура массы 40 °С.

Сухой брак с продольно-резательного станка, наката и сушильной части поступает в гидроразбиватель для брака , а мокрый брак с мокрой и прессовой частей - в гауч-мешалку.

2. Специальная часть

2.2 Технологический процесс изготовления бумаги

Табл. 1 обзор необходимого сырья и волокна для изготовления бумаги.

Чтобы получить древесную массу для производства бумаги, древесина должна быть механически измельчена (рис. 1). Для этого с древесных стволов удаляется кора и производится процесс истирания древесины при ее прижатии к вращающемуся истирающему камню.

(рис.1)



(рис.1.Получение древесной массы:а принцип построения магазинного дефибрера;б производственная установка (мельница Stora Feldmuhle)

Благодаря одновременному истиранию и смачиванию водой от древесины отделяются единичные волокна, которые прижимаются к поверхности истирающего камня, режутся, сжимаются, разрываются и удаляются. Далее волокна разрушаются и расщепляются. Так возникает древесная масса. Из стружек, являющихся на лесопильных заводах отходами, также вырабатывается очищенная древесная масса.

Целлюлоза -- это волокнистый материал, который выделяют из древесины химическим путем варкой древесины и другого растительного сырья, например, таких, как конопля, джут, трава эспарто, солома зерновых и хлопка. Целлюлоза отличается от древесной массы главным образом качеством волокна (она имеет более длинные, прочные и эластичные волокна) и более высокой степенью белизны. В зависимости от используемого химического раствора для обработки различают:

· сульфатную целлюлозу, полученную путем варки древесной массы в едком натре (щелочной метод);

· сульфитную целлюлозу, получаемую путем варки древесной массы в кислоте (кислотный метод).

Около 85% производимой во всем мире целлюлозы -- это сульфатная целлюлоза. Она более прочная, чем сульфитная, но имеет меньшую степень белизны и отличается от второй печатными свойствами. Сульфитная целлюлоза нуждается в более длительной варке. Процесс варки заканчивается промыванием целлюлозы, ее отбеливанием, обезвоживанием, сушкой и упаковкой.

Целлюлоза, которая отбеливается без хлора, имеет обозначение "TCF" (Totally Chlorine Free, т.е. полностью свободна от хлора). При этом самыми употребительны ми компонентами в технологическом процессе изготовления бумаги являются кислород и перекись водорода.

Волокна древесной массы и целлюлозы считаются первичными волокнами. Но макулатура издавна также играет большую роль при изготовлении бумаги. Уже в 1774 г. Геттингенский ученый Юстас Клэпроф выпустил брошюру из бумаги, для которой в качестве сырья служила ранее запечатанная бумага. На сегодня доля использования макулатуры для изготовления бумаги составляет около 60%. Отдельные сорта бумаги могут производиться на 100% из так называемого вторичного волокна (например, газетная бумага). Макулатура сегодня стала самым важным сырьем для производства бумаги.

Полученное из макулатуры волокно имеет ограниченное потребительскими свойствами использование.

С одной стороны, макулатурное сырье должно отвечать требованиям соответствующего качества производимой бумаги. С другой стороны, учитываются за траты на химические и технические процессы при ее переработке, а также производственные расходы. Процесс получения вторичных волокон из макулатуры требует высоких издержек производства при ее очистке и приготовлении суспензии, а также "операции, обратной покрытию краской" (De-inken), т.е. удаления печатной краски и сортировки волокон по длине.

Необходимо учитывать, что волокна макулатуры при изготовлении новой бумаги применимы ограниченно. Из проводимых в настоящее время исследований вытекает, что волокна после 3-5 переработок становятся непригодным ресурсом для производства бумаги. Поэтому для изготовления бумаги необходимо добавление свежей древесины, т.е. увеличение в составе бумажной массы первичных волокон

Изготовление бумаги

Подготовка бумажной массы. Прежде чем суспензия из волокнистого материала для изготовления бумаги попадет в бумагоделательную машину, необходима "подготовка бумажной массы". Она охватывает ряд процессов, которые начинаются с выделения волокнистого материала, подачи других материалов и дополнительных средств и заканчивается этапом помещения массы в бумагоделательную машину. Сюда же относится обработка волокнистого материала (расщепление), а также введение наполнителей (каолина и карбоната кальция) и добавок. Они определяют потребительские свойства и качество бумаги. Окончательное формирование готовой волокнистой суспензии происходит в так называемом "цельном чане для бумажной массы", в который подаются необходимые наполнители и вспомогательные материалы. Из этого чана бумагоделательная машина снабжается исходным материалом -- суспензией для производства бумаги

Бумагоделательная машина. Сегодня изготовление бумаги и картона происходит преимущественно на современных высокоскоростных бумагоделательных машинах. В Германии действуют около 400 машин различных конструкций, которые с разной производительностью изготавливают бумагу различных сортов и ширины. Например, рабочая ширина машины для изготовления бумаги лучшего качества составляет от 6,60 м и больше, а скорость выхода бумажного полотна -- 1300 м/мин (21,7 м/с).

Бумагоделательные машины -- это ядро каждой бумажной фабрики. Самые распространенные машины -- это длинносеточные бумагоделательные машины с "бесконечной" сеткой (транспортером). На рис. показана технологическая схема производства газетной бумаги



Рис

Рис. 2.Самая производительная бумагоделательная машина в мире (Voigh Sulzer Paper Technology, Германия, 1997 г.):а схема со ступенями производства;б вид машинывес полотна от 40 до 50 г/г/м², ширина полотна 9 м, скорость 28 м/с, производственная мощность 190000 т/год, вес рулона бумаги 60 т

· напуск бумажной массы на сетку;

· сеточный участок;

· участок прессования;

· участок сушки;

· каландр;

· намотку бумаги с продольной резкой.

Волокнистый материал благодаря напуску бумажной массы попадает на движущуюся сетку транспортера. На сеточном участке начинается образование бумажного полотна, называемое формованием листа. Это происходит благодаря обезвоживанию (фильтрации), т.е. удалению воды из волокнистого материала. Процесс начинается, как только суспензия из воды, волокон, наполнителей и вспомогательных добавок с высокой скоростью и равномерно подается на сетку. Вода под действием силы тяжести стекает через ячейки. Этот процесс называется "обезвоживанием". Для ускорения протекания процесса сетка подвергается легкому встряхиванию. Вследствие высокой скорости движения сетки волокна ориентируются вдоль направления движения, что служит причиной образования характерного направления отлива бумаги.

Листовая бумага нарезается из получаемого рулонного материала. Различают продольное полотно -- лист, длинная сторона которого совпадает с направлением движения бумажного полотна (волокна ориентированы параллельно широкой стороне листа), и поперечное полотно -- лист, у которого короткая сторона совпадает с направлением движения (волокна ориентированы параллельно узкой стороне листа). Учет направления отлива готовой бумаги (рис. 3) особо важен в связи с требованием стабильности поведения бумаги для многих печатных работ, так как отдельные волокна из-за влияния влажности увеличиваются больше в ширину, чем в длину (до отношения 1 : 7). Эту, так называемую "удельную работу деформации" нужно принимать во внимание при печати и послепечатной обработке. Кроме того, жесткость и прочность бумаги в продольном направлении волокон выше, чем в поперечном.



Рис. 3Направление отлива бумаги при производстве:а лист, отрезанный от бумажного полотна (обозначение направления волокон);б направление положения и движения бумаги при печати на офсетной печатной машине с показом направлений растяжения (меньшее растяжение под действием увлажняющего раствора в направлении волокна, предпочтительное фальцевание в направлении волокна)

Ровнительный валик -- Egoutteur (в представленной бумагоделательной машине он не показан), вращающийся на равномерно движущейся сетке вместе с ситовым цилиндром, предназначен для равномерного формирования лицевой стороны сырого листа. Напаянные или отчеканенные на сетке ровнительного валика знаки отпечатываются при вращении на влажном листе как водяные знаки. Возвышения в итоге дают светлые, а углубления (из-за уплотнения материала) -- темные водяные знаки, которые также называются "теневыми водяными знаками".

В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно с помощью отрывного цилиндра перемещается в секцию прессования, которую также называют "мокрым прессованием". Там бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется.

На участке сушки бумажное полотно прессуется сушильным цилиндром, нагреваемым паром, и подвергается медленной и щадящей сушке. Вид сушки влияет на характеристики растяжения и прочность бумаги.

Перед последней, третьей, частью участка сушки находится, поскольку это требуется сортом бумаги, еще клеевой пресс (рис. 4) для поверхностной проклейки (повышения влагостойкости) или для небольшого пигментирования (подкрашивания) бумажного полотна. Современные клеевые прессы называются также " пленочными прессами", с помощью которых возможна точная дозировка нанесения клея.

Рис. 4Функциональная схема клеевого пресса бумагоделательной машины для двустороннего покрытия клеем поверхности бумаги или картона в режиме поточной линии [1.5-1]

Каландр -- это составная часть так называемой заключительной группы устройств бумагоделательной машины. Он механическим способом сглаживает легкие неровности и уменьшает шероховатость бумаги.

На сушильном каландре, например, состоящем из 5--10 отшлифованных стальных валиков, расположенных один над другим, может изготавливаться бумага "машинной гладкости", или "слабой машинной гладкости", или матовые бумаги.

К участку сушки подключено охлаждение. Производство бумаги завершается намоткой бумажного листа на стальную втулку, называемую тамбуром ("Tambour").

2.3 Выбор района строительства цеха

Площадки для строительства предприятий (цехов) должны выбираться с учетом аэроклиматической характеристики и рельефа местности, прямого солнечного облучения и естественного проветривания, а также с учетом условий рассеивания в атмосфере производственных выбросов. Для предприятий, их отдельных зданий и сооружений с технологическими процессами, являющимися источниками производственных вредностей, в зависимости от мощности, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяемых в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ, создаваемого шума, вибраций, электромагнитных волн радиочастот, ультразвука и других вредных факторов, а также с учетом предусматриваемых мер по уменьшению неблагоприятного влияния их на окружающую среду в соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов, устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон для предприятий:

класса I - 1000 м;

« II - 500 м;

« III - 300 м;

« IV - 100 м;

« V - 50 м.

Размещение на открытых площадках технологических установок, устройств, агрегатов и оборудования, выделяющих производственные вредности, следует предусматривать в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, согласованных и установленном порядке.

Отдельные здания и сооружения следует размещать на площадке предприятия так, чтобы в местах организованного и неорганизованного воздухозабора системами вентиляции и кондиционирования воздуха содержание вредных веществ в наружном воздухе не превышало 30 % предельно допустимых концентраций для рабочей зоны производственных помещений.

Территория санитарно-защитной зоны должна быть благоустроена и озеленена по проекту благоустройства, разрабатываемому одновременно с проектом строительства предприятия (цеха). Проект благоустройства и выбор пород зеленых насаждений следует составлять в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию генеральных планов промышленных предприятий.

При проектировании благоустройства санитарно-защитной зоны следует предусматривать сохранение существующих зеленых насаждений. Со стороны селитебной территории надлежит предусматривать полосу древесно-кустарниковых насаждений шириной не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м - не менее 20 м.

В данном случае местом для строительства цеха по производству бумаги выбираем Самарский район г.Днепропетровска в котором находятся различные предприятия обеспеченные водоснабжением, канализацией и отоплением. Сточные воды идут на городские поля фильтрации.

Касательно климатических условий: климат в Днепропетровске умеренно-континентальный с мягкой зимой и теплым летом: среднегодовая температура воздуха составляет 8,5 градусов Цельсия, в среднем за год в городе наблюдается 127 дней с осадками. Относительная влажность воздуха в среднем за год составляет 74%. Ежегодно в Днепропетровске образуется снежный покров, однако его высота незначительна.