Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів із деревини

Спосіб отримання волокнистих напівфабрикатів із деревини, що включає введення у реактор 3 34305 В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення відомого способу отримання волокнистих напівфабрикатів із деревини шляхом введення додаткової стадії попереднього просочення трісок та проведення холодної декомпресії з багаторазовим використанням повітряної або газової суміші у замкнутій системі компресор-реакторвидувний резервуар, що забезпечує зменшення забруднення навколишнього середовища, підвищення якості та виходу волокнистих напівфабрикатів із деревини. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання волокнистих напівфабрикатів, що включає введення у реактор трісок листяних або хвойних порід деревини вологістю 35-200% від маси деревини та подальшим процесом декомпресії, згідно з корисною моделлю новим є те, що перед подаванням трісок у реактор проводять попереднє їх пропарювання насиченою парою за температури 90-105°С протягом 30-80 хвилин з подальшим розплющенням трісок у вальцьовій плющилці, їх завантаження в реактор за допомогою стисненого холодного повітря або суміші газів. Після цього здійснюється холодна декомпресія стисненим повітрям за температури 0-10°С і тиску 0.3-0.7МПа. Послідовність таких операцій дозволяє використовува ти газову фазу, яка необхідна для процесів компресії-декомпресії, у замкнутій системі, що виключає забруднення довкілля і дозволяє отримувати волокнистий напівфабрикат підвищеної якості та виходу. Спосіб, що заявляється, проводять наступним чином: У реактор завантажують тріски з абсолютною вологістю від 35-40% (свіжозрубане дерево без пропарювання) до 50-120% (з пропарюванням). Краще застосовувати другий варіант, який вважається оптимальним для трісок. Також можна використовувати тріски повністю насичені водою з абсолютною вологістю 190-200%. Тріски м'яких листяних порід, а також ялини і піхти довжиною 1.0-3.0см, товщиною 1-5мм пропарюються насиченою парою до температури 90105°С протягом 30-80 хвилин. Пропарені тріски злегка роздавлюються у вальцьовій плющилці і завантажуються у реактор за допомогою стисненого холодного повітря або суміші газів. Заповнення реакційної зони просоченими нагрітими трісками з температурою 70-80°С за допомогою газів (0-10°С) збільшує ступінь завантаження трісками реактор до 55-65%. Для компресії використовують наступні газові суміші: а) атмосферне повітря; б) повітря збагачене киснем і озоном за об'ємного співвідношення компонентів у %: О2 - 40, О 3 - 40, N2 - 20; в) повітря з домішками радону та ксенону за об'ємного співвідношення компонентів у %: О2 20, інертні гази-60, N2-20. Можна використовувати інші газові суміші, які добре розчиняються у воді та інертні до хімічних реакцій з деревиною. В даному випадку можна використовувати тільки добре розчинні за об'ємом гази у воді (істина розчинність) та за вагою - підвищений зовнішній тиск (0.5-0.7МПа), наприклад, радон, ксенон, вуглекислий газ в суміші з озоном і інші. 4 Процесові компресії може сприяти конденсація водяної пари при зіткненні з холодною газоповітряною сумішшю. Температура у реакторі і видувному резервуарі автоматично підтримується за допомогою терморегуляторів у діапазоні від 0 до 20°С в залежності від вологості. Газова суміш охолоджуються за рахунок енергії швидкого розширення у момент декомпресії. Це зниження температури складає біля 0.22°С на кожну атмосферу втраченого тиску. Тиск 0.3-0.7МПа в зоні декомпресії створюється зовнішнім джерелом, наприклад, стисненим повітрям або іншими газами в суміші із повітрям у діапазоні значень парціального тиску кожної складової суміші від 0 до 100%. Повітря чи гази багаторазово використовуються в замкнутій технологічній системі компресор-реактор-видувний резервуар. Практично витрати газоповітряної суміші невеликі, оскільки система замкнута. Після декомпресії волокниста маса знаходиться у повітряно-сухому стані або має вологість на 5 -10% більше, ніж при завантаженні у реактор. Вивантаження маси відбувається стисненим повітрям. У результаті холодної декомпресії отримано грубу волокнисту масу, яка після обов'язкового сепарування та двохступеневого сортування (можна в один ступінь) перетворюється на волокно рівномірного фракційного складу. Не розділена на волокна деревина (непровар) повторно повертається на декомпресію. Відсортований волокнистий напівфабрикат відрізняється від деревної маси та напівцелюлози більш високою механічною міцністю, яку можна порівнювати з невибіленою сульфітною целюлозою. Приклад 1 Технологічні тріски із свіжозрубаного дерева осики або ялини довжиною 1.0-1.5см, товщиною 1.0-5.0мм перед завантаженням у реактор пропарювалися і за температури близько 95°С розплющувалися у вальцьовому апараті Romill M100 за тиску стиснення 8-15МПа Оброблені таким чином тріски подають у реактор за допомогою стисненого повітря з температурою 10°С. Ступінь завантаження трісок становить 50-55%. Реактор виготовлений із сталевої нержавіючої труби, нижня частина якого виконує роль розвантажувального пристрою. Механічна запірна арматура дозволяє проводити декомпресію за тиску 0.8-8МПа. Відбувається чітка функціональна залежність між тиском в реакторі та вмістом непровару після декомпресії. За тиску в реакторі 0.8МПа вміст непровару становить 67%, за 1.5МПа -45%, за 2.0 МПа-34%, за 2.4 МПа-23%, за 3.5 МПА-20%, за тиску 5.0МПа -6.5%, за тиску 6.0МПА-2.5%. Отримана волокниста маса з осики і ялини майже не відрізняються за цим показником. Показники міцності відливок отриманої волокнистої маси з ялини за ступеня млива 40-60 °ШР знаходяться на рівні з невибіленою сульфітною целюлозою середньої жорсткості. Показники якості отриманого волокнистого напівфабрикату наведені у таблиці. Приклад 2 5 34305 На відміну від прикладу 1, тріски ялини вивантажуються із експериментального реактора з допомогою поршневої системи, облаштованої в нижній частині апарату. За рухом поршня в реакторі відкриваються отвори з діаметром 1.0-2.0см із тимчасовим циклом відкриття-закриття 5-10сек. Викид трісок направлено на ряд тупих стальних планок. Відбір газової суміші для подальшої декомпресії відбувається із видувного резервуару. Тиск декомпресії становить 5.5МПа. Використовується атмосферне повітря, збагачене киснем. Його частка в повітрі за об'ємом складає 55%. Інші параметри процесу такі ж, як і в попередньому прикладі. 6 Показники якості отриманого волокнистого напівфабрикату наведені у таблиці. Приклад 3 На відміну від прикладу 2, використовуються тріски свіжозрубаної осики з абсолютною вологістю 110% із збільшенням тривалості попереднього пропарювання до 80 хвилин. Використовується атмосферне повітря з додаванням кисню, озону та невеликої кількості (за об'ємом 10-15%) оксиду вуглецю. Тиск у реакторі становить 6.5МПа, непровар-1.0%. Показники якості отриманого напівфабрикату наведені у таблиці. Таблиця Приклади Показники Вихід відсортованої волокнистої маси, % Білість, % Розривна довжина, м Опір зламу при багаторазових перегинах, ч.п.п. Опір роздиранню, ге Комп’ютерна в ерстка О. Рябко Прототип 85 37 4320 1 97 53-60 5650 800 90-100 Підписне 2 96 52 6500 820 50 3 99 56 4800 350 35 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601