دانلود مقاله تولیدات و استفاده از مواد زائد و کنترل کیفیت و آزمایشات مخرب

تولیدات و استفاده از مواد زائد:

 درفرایند خمیر کاغذ سازی که خمیر کاغذ مکانیکی،  شیمیایی و نیمه شیمیایی به اندازه کافی تولید می شود تا جواب گوی نیاز قاره امریکای شمالی باشد، مواد زائد شمیایی زیادی نیز تولید خواهد شد که یا باید به محصولات مفید تبدیل شود یا دور ریخته شوند. در بین مواد زائددور ریختنی پوست درخت بیشترین مقدار را دارد که از نظر اقتصادی نیز بسیار مشکل میباشد. روش قابل قبول دور ریختن مواد زائدنباید به صنعت دیگر یا جامعه آسیب برساند و ترجیحا" باید باعث کمک و بهتر شدن جامعه شود .

مقدار لیگنین حل شده میتواند به طورساده ای ازساخت خمیر کاغذ محاسبه شود . در هر تن خمیر کاغذ رنگبری شده،  مقداری حدود  6/.تن لیگنین زائد تولید میشود که یا باید به فاضلاب برود ویا به عنوان سوختی کم ارزش استفاده شود،در سال آینده ،میزان لیگنین زائد کانادا به12 میلیون تن در سال میرسد. اگر روشی پیدا شود که این مقدار لیگنین را به مادۀشیمیائی قابل استفاده تبدیل کند ، برگشت بودجه خرج شده بسیار بالا خواهد بود. لیگنین که به عنوان سوخت ارزشی حدود 5 دلار در یک تن دارد چیزی حدود 150 تا 250 دلار در تن به عنوان مادهء شیمیایی مفید تلقی میگردد که سالانه 3 میلیون دلار خواهد شد . اما مشکلات تکنیکی در این تبدیل وجود دارد که کاربرد را بسیار پیچیده میسازد .

تکنیکی که هم از نظر اقتصادی به صرفه باشد و هم اجازه دهد که سریع مواد زائد به محصول مفید تبدیل شوند و وارد بازار شوند در زیر آمده است .تجهیزات لازم برای دور ریختن مواد زائد طراحی و به کارگرفته شده اندبیشتر آنها بصورت سوزاندن و به شکل بخار درآوردن است .این به تنهائی یک فرایند حاشیه ای است .اگر چه (این اولین تجربه کارخانه های ابتدائی   در آمریکا بود که کلسیم سولفیت دار رامیسوزاندند)تحقیق روی موادی که بدنبال آن در مراحل مختلف تولید میشود ادامه دارد . محصولاتی که در نتیجهء این تحقیقاتی تولید میشوند، تست شده و روانه بازار توسعه میشوند.   

بدون توجه به زمان لازم برای  توسعه بازار، اقدامات اولیه برای آماده سازی موادی برای کوره انجام شده است و این در حالیست که پرسنل با مشکلات مربوط به تبخیر، خشک کردن ، پرداخت و غیره در کنار مسائل دیگر مثل  حل مشکل آلودگی بخار تولید شده در محیط آشنا هستند و در صدد حل این مشکل برمی آیند . با استفاده از روشهای تدریجی بازارها پر میشوند وهنگامیکه آنها توسعه می یابند  تغییراتی که در پی آن می آ یند مشکل تفکیکی   جدی را ایجاد نمیکنند 

زیرا سوزاندن  و دیگر تسهیلات دورریختن مواد زائد همیشه وجود دارد در مورد ULPHIT SPENT LIQUOR)SSL S )کارخانه بازاری در طی چند سال تو سعه یا فت که در آن مایع اضافی سوخته نمی شد به استثناء زمان های نامناسب و افزایش کیفیت در تهیه درختان به مشتریان این اجازه را دارد که از مایع مصرفی کارخانه های دیگر برای موارد مفید تر استفاده کنند.

بازیابی مواد شیمیایی دلیل اصلی سوزاندن مایع مصرفی در محلول سولفات در فرایند خمیر سازی کرافت می باشد .

لیگنین گرفته شده در مرحله نهایی برای ساخت تخته لایه و تخته چند لایی استفاده می شود .

دو محصولی که در حال حاضر برای صنعت ساخت کرافت مهم است ومعمولا اگر مقدار آنها در مایع مصرف کرافت بالا باشدقابل بازیافت میباشد.روغن تال وتربانتین هستند.این دو محصول در این نوشته به اختصار توضییح داده شده اند. الکل، وانیلین ، اسید اکسالیک ولیگنو سولفوناتهای مختلف از مایع سولفیتی مصرفی در گیاهان مختلف ساخته می شوند . انواع مختلف تخته ها، الیاف سوختنی گیاهی ،مغزی های کاغذ وروکشها از مراحل مختلف ساخت کاغذ یا خمیر کاغذ  و مواد زاید آن گرفته می شوند.این توضیحات به طور عموم داده شده استو برای مطالعه بیشتر به دانشجویان علاقمند توصیه می گردد که به فهرست نگاه کنند.

البته مواد شیمیایی دیگری در مایع مصرفی زاید ساخت خمیر کاغذ یافت می شود.فورفورال مستقیما از پنتوازهای چوب یا به طور غیر مستقیم از زایلوز به میزان25 تن در روز از یک کارخانه با ظرفیت 500 تنی تولید میشود متانول ، قندهای چوب ، کلرین و هیدروژن به میزان کمتری تولید میشوند .

پوستهء درختان با مواد زائد دیگر کارخانه ها در گذشته مواد کم ارزش محسوب می شدندو به عنوان یک مادهء زائد سوزانده می شدند . مطالعه و تحقیقات اقتصادی و آگاهی از آلودگیها آب و هوا منجر به توسعه و پیشرفت در زمینه استفاده بهتر از پوسته درختان شد که شامل :1- منبع سوختی برای تولید بخار(به فصل 6نگاه کنید )

2-منبع تاننها هستند که از طریق سوزاندن و بیرون کشیدن آب پوست درخت بازیافت میشونند .

3-برای تبدیل به لاشبرگ، مواد افزودنی به خاک (کود ) ،مواد افزودنی روغنی و فضولات حیوانی و ماکیان.     

استفاده های دیگر برای گونه های محدود و کم شامل استفاده از پوست درخت صنوبر در ساخت سقفهای نمدی ، استفاده از پوست درخت صنوبر برای ساخت کاغذهای روکش یا مقوا کم قیمت و یا استفاده از پوست درخت صنوبر وbalsam firبرای ساخت مواد گرمازا .

شاید اولین استفاده های پوست درخت در کاغذ سازی روشهای چینی قدیمی بودند که از پوست درخت توت استفاده میکردند و یا روشهای سنتی درشمال تایلند با استفاده از broussonetix papyri era  . اگر چه تحقیقات و توسعه در این زمینه استمراری است و استفاده های مختلفی از پوسته درخت به استثناءسوزاندن آن به مرحله تجاری (1968) رسیده اند .

یک استثناء تولید در یک درخت در ایالات متحده در لاشبرگ میباشد . گردبینه های خمیر چوب از کاج و پهن برگان (oak و gum )و چوب پنبه در سه درام پوست کننده جداگانه گذاشته میشود و به طور جداگانه در چکشهای آسیابی خرد شده و مخزنهای مجزا فرستاده میشوند . در این مخزنها به مخزن های دیگر دارای چکشهای آسیابی انتقال داده شده و برای خشک تر شدن و کاهش رطوبت از 10تا 12 درصد کاهش رطوبت استرلیزه میشوند . این مرحله سرد است و هوایی که از غربالهایی که در حال تکان خوردن است میگذرد مواد را طبقه بندی می کنند . یک غربال برای لاشبرگ استفاده میشود و غربال بعدی برای کود خاک و غربالی که از سوراخهای ریزتر تشکیل شده برای گرفتن روغن و مواد پذیرفته شده برای کودهای حیوانی و پرندگان استفاده میشود.

موسسات تحقیقاتی در چندین کشور از قبیل ایلات متحده ، فنلاندونروژ برنامه های گسترده ای در سرمایه گذاری روی محصولات خاک برگ (لاشه برگ پوسته درخت) پس از افزودن مواد کمکی به آن در جنگل داری و کشاورزی بعنوان ماده خام یا کود خاک دارند .مواد مغذی لازم وافزودنی به خاک برگ در جدول شماره 1 لیست شده است که می تواند با مواد یافت شده در گونه خاک مقایسه شوند .

در صنایع دیگر ،پوسته درختان بعنوان فیلتری در فاضلابهای کار خانه های کنسروسازی استفاده میشود .محصولات دور ریختنی پوسته درخت برای کودههای خاک وخاک برگ استفاده می شوند .عواملی که ارزش پوسته را در این زمینه مشخص میکند قابلیت تغییر یونی آنها ومقدار پراکندگی وترکیبات شیمیایی ونیترورژن موجود واثرات میکروبیولوژی میباشد .یک روش برای ساخت غذای گیاهی توسط u.spatent  066/881/2انجام شده است.

تحلیل وخواص گونه های مختلف پوسته درخت از جنگلهای شرقی کانادا در جدول 2لیست شده است.

3-7 ترپانتین

ترپانتین هنگامی شکل می گیرد که چوب حاوی ترپانتین در خمیر سازی در حرارت وفشار قرار می گیرد .مقدار ترپانتین گرفته شده مستقیما" بستگی به گونه های چوبی کاج پخت شده ومنطقه وفصل درو کردن ومدت زمانی که در انبار بوده وچگونگی ذخیره شدن –مثل گرده بینه در هوا یا مثل خرده چوب یا زیر آب ونسبت درون چوب دارد

.مقدار ترپانتین بازیافتی بستگی به تجهیزات استفاده شده وعملکرد آنها دارد .

سولفات ترپانتین خام شامل 60تا85درصد- pinene a و20تا35درصد b-pineneو10تا15درصدmonocjclic terpenes وناخالصیهای مثل سولفات ودی سولفاتهاومرکاپتانها* هستند.مواد b-pineneمفید ترین مواد این ترکیبات هستند زیرا واکنش آنها نسبت به مواد مورد استفاده که در انتها بدست می آید بسیار خوب است . در حال حاضر عملیاتی روی a-pinene انجام میشود تا آن را به b-pinene  تبدیل کند .

همچنین استفاده های تازه ای برای اسیدپینوئیک که مستقیما"از اکسیداسیون a-pinene  با اوزون یا پرمنگات پتاسیم ساخته میشود،یافت  شده است.

این پیشرفت در تکنولوژی و کاربرد محصولات تقا ضای بیشتری برای تولید سولفات ترپانتین ایجاد میکند که برای استفاده محصولات جدید

لازم است  . کاربردهای اساسی سولفات ترپانتین به عنوان ماده خام برای ساخت صابون های عطردار و اسانسهای مصنوعی به عنوان تینر در رنگهاست  . ترپانتین خام با تجزیه به مواد تشکیل دهندهءآن در

*مرکاپتانها:دسته ای از ترکیبات که ساختاری شبیه الکلها دارند و با این فرق که به جای اکسیژن گوگرد نشسته است 

برج جدا ساز به طور اصولی پرداخت میشود . قسمتهای خالص نسبتا" برای محصولات مورد نیاز استر می شوندو ناخالصی ها سوخته می شوند و گرمای مورد نیاز برای بخش پذیری ترپانتین را فرا هم میسازد .

بازیافت:هنگامیکه بخار در دایجستر ناپیوسته تولید میشود ترپانتین و هوای غیر قابل فشردن در بالای دایجستر جمع میشود . این گازها به طور اتوماتیکی با هم ترکیب میشوند و ترپانتین ذخیره میشود .

شکل1یک واحد بازیافت را نشان میدهد ترپانتین و گازهای دیگر با بخار و مایعات و الیاف دیگر از داخل غربالی که سرعت آن توسط کنترل فشار بین خط تهویه و خط بخار تنظیم میشود و عبور میکند در میزان بخار اضافی میتوان تهویه در مقایسه با هنگام پخت که فشار به 100 پوند میرسد پائین تر است . اگر غربال مملو از الیاف فیبری شود معمولا"ایجاد جریان خودکار فراهم میشود .

گازهای تهویه شده به همراه الیاف ومایع پخت از یک دستگاه جداسازی ترجیحا" یک دایجستر برای هرکدام عبور می کنند که الیاف ومایع از یکدیگر جدا شده و مجددا" به سیستم خمیر سازی برمیگردند نقطه مناسب در افزودن این مایع نزدیک به سطح زیرین مخزن باد است . جداکننده و دستگاه بخار اجازه ورود و خروج خطوطی را میدهد که بایستی به منظور حفظ گازهای تهویه در حالت بخار جدا شوند و یک جریان مایع نیز باید در خط جدا سازی آب فراهم آید . با گذشت از حد دورهءزمانی کندانسور تدریجا"مایع کثیف شده و در هر لحظه ای از زمان ممکن است که در دستگاه جدا سازی مایع به صورت کلوخه در آید . بنابراین دستگاه جداسازی با یستی برای تحمل فشار دایجستر طراحی شود .

ضرورتا"بخار آب لازم باید از دستگاه جداسازی به سمت دستگاه کندانسور عبورکند. اندازه کندانسورتوسط دمای خنک شدن آب ومیزان تهویه تعیین میشود. معمولا" سطح مقطع-برحسب فوت بر متر مربع –در یک کارخانه واقع در جنوب تولید روزانه ای از خمیر کاغذ تا حد 4 برابر یعنی در حدود 2000 فوت مربع برای یک کارخانه با ظرفیت روزانه 500 تن در نظر دارد . لوله های کندانسور بایستی از فولاد ضد زنگ باشند که بتواند بهتر دما را با حداقل خسارت و فرسایش انتقال دهند . بازرسی و بازبینی سالانه از کندانسورها برای پیشگیری از خوردگی و فرسایش در اثر گرما قابلیت و کارائی تغلیظ را مطمئن میسازد . بهترین نتایج با استقرار آب در لوله هاو بخار آب در سرپوشها بدست میآید که جریان آب بوسیله دمای تغلیظ کنترل میشود این دما نباید از 120 درجه فارنهایت تجاوز کند زیرا در شرایط بیش از دما فشار بخار ترپانتین شدیدا"افزایش می یابد . کندانسور باید خروج گازهای غیر قابل تغلیظ را در بالای سطح مایع از طریق دریچه ها ممکن سازد .

برای بازیافت یک گالن ترپانتین در دمای 100 تا 150 درجه فارنهایت به 300 تا 700 گالن آب سرد احتیاج است . معمولا" این آب برای شستشوی خمیر استفاده می شود بطوریکه میزان گرمای تلف شده بین 1 تا2 میلیون BTU در ساعت است .

وقتی که ترپانتین تغلیظ شده حاوی آب است یک جداکننده (deranter)برای جداسازی لازم است .

اگر چه ترپانتین و آب با هم ترکیب با هم ترکیب نمیشود امولسیونهای کافی در جدا کننده وجود دارد که در مدت زمان طولانی تر بتواند عمل جداسازی را انجام دهد و بر حسب گالن ده برابر تولید روزانه خمیر کاغذ بر حسب تن است بطور مثال برای 500 تن تولید روزانه از یک کارخانه 5000 گالن کافی است . در دستگاه جداکننده که حجم آب و ترپانتین 50-5است .

میزان جریان زیرین که فاز آبی سنگین میباشد کمتر از ترپانتین میباشد این مسئله تا حدی برای دستگاه جداکننده ای که حاوی ترپانتین است و جریان زیرین میباشد . جائی که فرسایش و خوردگی فلزبدون باز کردن واحد اتفاق نمی افتد درست است . در ایجاد جریانی از غلظت به سمت جداکننده و از جدا کننده به سمت ترپانتین باشد که به جلوگیری از امولسیون کمک می کند . یک جریان مایع پخت در کندانسور خروجی با افزایش سرما به جریان هوا کمک خواهد کرد مخزن جداکننده مثل مخزنهای دیگر سیستم باید یک دکمه توقف کننده داشته باشد زیرا نقطه مناسب ترپانتین تقریبا" 95 درجه فارنهایت است .

ترپانتین باید جریان و رانش خودش از جداکننده به منبع ذخیره منتقل شود زیرا استفاده از هر گونه دستگاه پمپاژ باعث امولسیون میشود .

برای نگهداری از ترپانتین معمولا" از تانکر های مخزن آب در مکان جداگانه ای استفاده میکنند آب باعث میشود که مخزن تا لبه پر باشد و از فرسایش مخزن توسط بخار جلوگیری میکند و همچنین وسیله ای برای انتقال ترپانتین از مخزن به ماشینهای مخزن دار و کامیونها میباشد . در موارد معمولی با انتقال ترپانتین از مخزن به تانکر بعدی جای آن با آب عوض میشود . اندازه آب و ترپانتین در ظرفهای شیشه ای قابل روءیت است که به عنوان نمونه ای برای جلوگیری از امولسیون است . برای بارگیری ماشین مخزن دار شیر ورودی ترپانتین و شیر خروجی آب بسته میشوند و شیر ورودی آ ب باز میشوند .