КРУГООБОРОТ ЩЕЛОЧИ И СЕРЫ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЦИКЛЕ

На долю России приходится около 25 % мировых запасов лесных ресурсов. Леса России занимают 763.5 млн. га, в них сосредоточено 80.7 млрд. м³ древесины, в том числе 44.1 млрд. м³ зрелой древесины. На долю ценных хвойных пород приходится около 70 % всего запаса древесины. При расчетной лесосеке 633 млн. м³ фактический объем заготавливаемой древесины в 2010 году не превысил 143 млн. м³, т.е. 22.5 % от расчетной лесосеки. В Архангельской области расчетная лесосека составляет около 25 млн. м³, в 1989 году объем лесозаготовок достигал 21 млн. м³, в настоящее время по разным оценкам составляет 7.5-9.0 млн. м³.

На продукцию глубокой переработки древесины (бумага, картон) в России расходуется не более 20 % от заготовленной древесины, в то время как в скандинавских странах этот показатель составляет более 85 %. На 1 м³ заготовленной древесины в России производится в 3-4 раза меньше продукции глубокой химической переработки, чем в развитых странах.

Факторами, сдерживающими развитие отрасли являются:

- низкий технический уровень производства, моральный и физический износа основных фондов;

- отсутствие во многих крупных регионах РФ мощностей глубокой переработки древесины, создание которых может увеличить доходность лесного бизнеса в 4-5 раз. Так, например, стоимость 1 тонны лесных товаров, импортируемых из Финляндии в РФ, составляет 488 долларов при стоимости 1 тонны российских товаров в Финляндию – 39 долларов;

- низкая инвестиционная активность в лесном комплексе, связанная с ухудшением финансового состояния предприятий;

- сезонность лесозаготовительного производства, обусловленная географическими и природными условиями;

- опережающий рост цен на энергоресурсы и ж/д тарифы.

В таблице 1 отражена динамика производства основных видов продукции ЦБП в России, начиная с 1988 года. Как видно из представленных данных, после революционных событий 1991 года (приватизация, либерализация цен) производство продукции ЦБП к 1996 году сократилось более чем на 60 %, и только после дефолта в августе 1998 года начался рост производства, который в период с 1998 по 2000 гг. составлял 20-40 % в год. Тем не менее, уровень 1988 г. еще не достигнут. И как видно из данных, представленных в таблице 2, в это время СССР по объему производства целлюлозы и бумаги занимал 3-4 места соответственно, в 2002 году РФ не достиг положения в этой таблице, соответствующего имеющемуся объему древесного сырья в стране.

Таблица 2. Производство продукции ЦБП в различных странах мира (млн.т) в год

Как видно из данных, приведенных в таблице 3, в РФ практически не изменилась структура производимых видов продукции. По-прежнему производятся виды продукции менее рентабельные, чем продукция предприятий ЦБП Финляндии. Доля сульфитной целлюлозы составляет 3 % (по данным за 2011 г.), в то время как выпуск этого полуфабриката в большинстве стран прекращен из-за ее низкой рентабельности и экологических проблем. По производству высокорентабельных полуфабрикатов (полуцеллюлозы, механических масс) мы значительно отстаем от Финляндии.

В РФ не выпускаются многие виды офисных бумаг, высококачественная бумага для художественной печати, узок ассортимент бумаг для упаковки пищевых продуктов. Качество ряда бумаг уступает зарубежным аналогам: бумага для офисной и копировальной техники, мелованной, типографской, книжно-журнальной для офсетной печати, картона с белым покровным слоем. Импорт в Россию бумаги, картона и изделий из них в 2002 г. составил 1.37 млрд. долларов США.

Россия экспортирует 84 % производимой товарной целлюлозы и 50 % бумаги и картона, но главным критерием развития ЦБП является увеличение спроса на внутреннем рынке, который составляет примерно 6 % в год.

Место, занимаемое российским лесопромышленным комплексом в мировой торговле лесными товарами, не соответствует наличию доступных лесосырьевых ресурсов. Объем российского экспорта лесобумажной продукции в 2010 году составил 7.3 млрд. долларов, в 2011 г. – 10.4 млрд. дол., что значительно ниже уровня Финляндии (12.6 млрд. долларов США). Валютная выручка от продажи лесобумажной продукции в 2010 г. составила 1.8 % от общероссийского объема валютной выручки (400 млрд. дол), в то время как в Финляндии доля лесопродукции в суммарном экспорте составляет 20.0 %. Поступления от экспорта всей продукции ЛПК составили 26.8 евро/м³ заготовленной древесины, в Финляндии – 151 евро/м³, так как более 80 % экспорта в этой стране в отличие от РФ приходится на долю высокотехнологичной продукции ЦБП.

Сегодня основная тенденция в мировой практике - смещение инвестиционных акцентов с нового строительства (из-за низкой окупаемости) на расширение и реконструкцию действующих предприятий. Общий мировой объем инвестиций в ЦБП составил в 2002 г. 20 млрд. долларов США, в том числе в России - 300-350 млн. долларов. Исключение – страны Юго-Восточной Азии и Бразилия. За последние 10 лет производство бумаги и картона в мире возросло в 1.4 раза, в Азии – в 1.7 раза, в Китае – в 22 раза, в России – в 1.49 раза. По прогнозам ФАО ООН потребление бумаги и картона к 2015 году вырастет в 1.45-1.55 раза.

В России, в соответствии с разработанной концепцией развития ЦБП, объем производства товарной целлюлозы к 2015 г. должен вырасти в 1.6 раза, бумаги – в 1.7, картона – в 2.1 раза (в основном за счет расширения и реконструкции действующих предприятий – на 62 %). Планировалось создание новых предприятий: Удорского ЛПК (Республика Коми), Ханты-Мансийского ЛПК, Нейского ЛПК (Костромская обл.), Белоярского ЛПК (Томская обл.). Однако ни одному из этих планов на май 2011 г. не суждено было сбыться.

В журнале ЦБК, №2 за 2011 год приведена информация о новых планах по развитию отрасли, среди которых:

- строительство нового целлюлозного завода в Красноярском крае, вторая очередь которого предполагает строительство ЦЗ мощностью 900 тыс. т в год беленой хвойной сульфатной целлюлозы и 300 тыс. т в год растворимой целлюлозы из березы, а 3-я очередь – производство мелованного картона и санитарно-гигиенических изделий мощностью 400 тыс. т в год; Компания Angara Paper, которая под строительство этого завода в 2007 г. получила в аренду лесные участки, своих обязательств не выполнила. Строительство завода так и не начато.

- Группа Илим собирается установить в Коряжме в 2012 г. новую БДМ №7 мощностью 70 тыс. т в год мелованной бумаги – запуск БДМ 7 состоялся в ноябре 2013 г.

- в Братске построить новый целлюлозный завод производительностью 720 тыс. т в год сульфатной беленой хвойной целлюлозы (нет достоверных сведений о ходе осуществления проекта).

- В планах компании Инвестлеспром модернизация БМ №7 на Камском ЦБК (85 тыс. т в год мелованной бумаги, пуск в марте 2010 г.) – запуск БДМ состоялся в мае 2013 г., достигнута производительность 55 тыс. легкомелованной бумаги в год; строительство нового целлюлозного завода на Сегежском ЦБК (815 тыс. т в год беленой сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы); модернизация БМ №9 и №10; - в осуществление проекта «Белый медведь» АФК «Система» готова вложить 1 млрд. евро, но воз и ныне там…

- расширение Сокольского ЦБК (модернизация целлюлозного завода, строительство цеха беленой ХТММ производительностью 300-400 тыс. т в год, установка новой БМ мощностью 600 тыс. т в год мелованной бумаги) – нет сведений.

- АО «Картонтара (Майкоп) объявила о модернизации КДМ с увеличеним производительности до 100 тыс. т/год тестлайнера – нет сведений.

- УК «Объединенные бумажные фабрики» планирует расширение Сухонского ЦБК путем установки КДМ №3 производительностью 162 тыс. т в год тарного картона из макулатуры, пуск в 2012 г. – нет сведений

Для строительства нового целлюлозного завода производительностью 500 тыс. тонн в год требуется не менее 1 млрд. долларов США. Поэтому вопрос об инвесторах для такого строительства чаще всего остается открытым.

Степень цивилизованности лесопользования связана, с одной стороны, с готовностью инвесторов участвовать в конкретных проектах, с другой стороны, с готовностью потребителей приобретать продукцию ЦБП, произведенную в РФ. Легальность происхождения древесины сегодня является пропуском на европейские рынки продукции ЦБП и отражается на цене готовой продукции. В России начаты работы над созданием и реализацией Национальной системы лесной Сертификации.

Совершенно устарела и не соответствует международному экологическому законодательству существующая система оценки воздействия на окружающую среду предприятий отрасли по ПДК (предельно допустимым концентрациям) сбросов и выбросов. В настоящее время РАО «Бумпром» начал разработку Программы «Система технологического нормирования на основе наилучших существующих технологий», которая должна привести в соответствие требования российского и международного экологического законодательства. Некоторые отечественные предпиятия уже сейчас финансируют работы по внедрению новейших технологий (Соликамский, Кондопожский, Архангельский. Светогорский ЦБК, АО «Нойзидлер Сыктывкар».

3.Классификация способов производства волокнистых полуфабрикатов

Общепринятой классификации способов делигнификации древесины до сих пор не существует, но с точки зрения многих специалистов в качестве основы для такой классификации можно использовать вид и свойства применяемых химических реагентов. В соответствии с этим критерием все известные способы получения целлюлозы из древесины можно разделить на несколько групп: кислотные, щелочные, нейтральные, ступенчатые, комбинированные, органосольвентные. Рассмотрим в основном те из них, которые нашли применение в промышленных условиях

К группе кислотных способов относятся сульфитный, бисульфитный, в которых в качестве варочного реагента используется сульфитная варочная кислота (МеНSO₃ + SO₂, pH 1,5-2,0, Me=Na, Mg, Ca) и растворы бисульфитов натрия и магния (рН 4,5-5,0) соответственно. Для сульфитной варки в качестве древесного сырья используют малосмолистые породы древесины ель и пихту. До 40-х годов 20-го века сульфитный способ был основным способом производства целлюлозы, в настоящее время его доля в общемировом объеме производства волокнистых полуфабрикатов до 1 %. В России этот способ остается вторым по значению и объему способом производства волокнистых полуфабрикатов и его доля составляет порядка 3 %. Бисульфитный способ является модификацией сульфитного способа производства целлюлозы. По выходу при одинаковом числе каппа бисульфитная целлюлоза близка к сульфитной, но отличается более высокой механической прочностью. Сульфитная и бисульфитная целлюлозы используются при выработке бумаг для письма, печати, в производстве искусственных волокон.

В группу щелочных способов входят натронный, сульфатный способы варки. Натронный способ – старейший промышленный способ производства целлюлозы, позволяющий перерабатывать любые древесные породы и однолетние растения. В качестве варочного раствора используется раствор гидроксида натрия. В настоящее время применяется лишь на отдельных заводах, перерабатывающих лиственную древесину и однолетние растения (солому, тростник, кенаф).

При сульфатном способе варочным реагентом является «белый» щелок, представляющий смесь гидроксида и сульфида натрия. Сырьем для производства сульфатной целлюлозы могут служить любые породы древесины и однолетние растения. Механическая прочность сульфатной целлюлозы превосходит прочность любого другого волокнистого полуфабриката. Разрывная длина жесткой сульфатной целлюлозы из хвойных пород древесины достигает 11-14 км, сопротивление продавливанию 680-780 кПа. По сравнению с сульфитной сульфатная целлюлоза содержит больше пентозанов, меньше смол и жиров, больше альфа-целлюлозы, но имеет более низкую степень полимеризации, сульфатная целлюлоза труднее отбеливается, размалывается, но легче проклеивается по сравнению с сульфитной. Выход целлюлозы из древесины при варке до одного и того же числа каппа на 3-4 % ниже, чем сульфитной, что является существенным недостатком этого способа.

К группе нейтральных способов относится моносульфитный (или нейтрально-сульфитный) способ варки, в котором в качестве варочного реагента применяется моносульфит натрия (Na₂SO₃), забуференный содой. Этот способ нашел промышленное применение в 50-х годах прошлого века для получения полуцеллюлозы из лиственных пород древесины. Этот полуфабрикат, благодаря высокому сопротивлению на «кольцевое» сжатие, оказался исключительно пригодным для изготовления бумаги-основы для гофрирования или флютинга.

К группе ступенчатых способов относятся способы, в которых, как правило, используются две последовательные обработки древесного сырья различными, но близкими по природе реагентами. Прежде всего к этой группе относятся ступенчатые модификации сульфитных способов: бисульфитно-сульфитный, моносульфит-сульфитный, моносульфитно-бисульфитный. В отличие от вышеперечисленных способов варки, сероводородно-сульфатный способ в промышленных масштабах не используется.

К комбинированным способам относятся двух- и трехступенчатые способы с применением различных по природе реагентов на различных ступенях, например: сульфитно-содовый, бисульфитно-содовый, предгидролизно-сульфатный способы варки.

При сульфитно-содовом способе на первой ступени варки используется сульфитная варочная кислота, на второй – раствор соды (Na₂CO₃). Этот способ используется исключительно для производства целлюлозы для химической переработки. Для получения кордной целлюлозы используется предгидролизно-сульфатный способ, при котором щепу перед сульфатной варкой подвергают кислотному или водному предварительному гидролизу.

Органосольвентные способы получения целлюлозы сегодня достаточно серьезно рассматриваются как альтернатива существующим способам производства целлюлозы. На основе использования некоторых органических растворителей в лабораторных условиях разработаны и запатентованы следующие способы получения целлюлозы:

МИЛОКС - в качестве варочного реагента используется смесь муравьиной кислоты и пероксида водорода; АЦЕТОЦЕЛЛ – варка древесной щепы смесью уксусной и соляной кислот, или только уксусной кислотой при высоких температуре и давлении; АЦЕТОСОЛВ – обработка парами уксусной кислоты при температуре 180⁰С; ОРГАНОЦЕЛЛ – ступенчатая варка с использованием на первой ступени метанола, на второй – раствора соды с добавкой антрахинона; АЛЦЕЛЛ – многоступенчатая экстракция щепы лиственных пород раствором этанола при температуре 190-200⁰С и давлении 3 МПа; ASAM - варка щепы с использованием смеси сульфита натрия с гидроксидом натрия и/или содой в водном растворе метанола с добавкой антрахинона; АЛПАЛП – варка хвойной и лиственной щепы с водным раствором метанола (метанол:вода=80:20) при температуре более 200⁰С. Стадию пилотных и промышленных испытаний прошли только три способа: ASAM, АЛЦЕЛЛ, ОРГАНОЦЕЛЛ.

Существующие способы производства волокнистых полуфабрикатов могут быть классифицированы в соответствии с их выходом из древесины. Полуфабрикат, выход из древесины которого находится в интервале 35…60% называют химической целлюлозой, в интервале 65…80 % - полуцеллюлозой. Полуфабрикаты, выход которых составляет 81…98 %, называют механической массой.

КРУГООБОРОТ ЩЕЛОЧИ И СЕРЫ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЦИКЛЕ

ПЛАН

1.Потери щелочи в производственном цикле.

2.Кругооборот щелочи и степень ее регенерации

3.Потери серы в производственном цикле.

4.Баланс серы сульфат-целлюлозного завода и его связь с балансом щелочи

5.Прямая регенерация щелочи

1.Потери щелочи в производственном цикле

В результате каустизации, которой завершается цикл регенерации химикатов, затраченная на варку щелочь возвращается в котел в виде белого щелока. Однако из-за потерь не удается вернуть всю щелочь, поэтому приходится возмещать потери добавкой свежих химикатов: сульфата натрия или соды.

Все потери щелочи делятся на случайные и технологически неизбежные. Случайные потери возникают в результате утечек и переливов щелоков в канализацию, при чистке и промывке оборудования. Случайные потери должны быть устранены

Технологически неизбежные потери невозможно избежать полностью, но необходимо свести их к минимуму. К технологически неизбежным потерям следует отнести потери щелочи при:

- сдувке и выдувке;

- при промывке целлюлозы;

- при счерпывании мыла;

- с перебросами щелока при выпарке;

- с уносом из топки СРК;

- с отходами (шламами) из отдела каустизации.

Наиболее значительные потери щелочи с промытой массой (слайд 1). В среднем потери составляют 20…25 кг/т в ед. Na₂O, но при правильной эксплуатации промывного оборудования могут быть снижены до 8…10 кг/т в ед. Na₂O.

wПри промывке целлюлозы 8-10

wС газами СРК 5-8

wПри каустизации 7-10

wПрочие (варочный, выпарка) до 12

Поиск по сайту: