تجهیزات استیل در صنعت کاغذسازی

فهرست موضوعات

مقدمه

یک کارخانه کاغذسازی کامل در برگیرنده فصل مشترک بزرگی از فرآیندهای صنعتی می باشد. بسیاری از مشکلات خوردگی و ملاحظات مربوط به مواد ساختمانی مقاوم در برابر خوردگی در صنعت کاغذ نیز وجود دارند. متداول ترین روش تبدیل چوب به الیاف برای کاغذ سازی روش خمیر سازی کرافت می باشد که در ادامه به بررسی آن پرداخته می شود.

فرآیند کرافت در تولید خمیر کاغذ

ذرات و خرده های چوب در محلول قلیایی-سولفیدی در دستگاه دایجستر به روش های مرحله ای و مداوم پخته می شوند. این دستگاه یک مخزن تحت فشار از جنس فولاد کربنی ضخیم و جوشکاری شده است که کاملاً تنش گیری شده است. در ساخت این مخازن از فولاد قابی با سیلیسیوم پایین با مقداری ضخامت اضافه برای خوردگی یکنواخت استفاده می شود. در مناطقی مثل مناطق ورود و خروج خرده چوب ها یا محلول که خوردگی سایشی وجود دارد، از روکش های گرید 316 استفاده می شود. شرایط یکنواخت تر مثل دما، فشار و سرعت حرکت سیال، سرعت خوردگی را پایین نگه می دارد.

مرحله پخت

گرم کردن محلول هضم کننده به صورت غیر مستقیم توسط مبدل های حرارتی پوسته-لوله ای صورت می گیرد. لوله های ضخیم از جنس فولاد کم کربن در این مبدل ها بکار می رود و متداول ترین روش استفاده از لوله ها و صفحه لوله ها از جنس فولاد زنگ نزن و پوسته از جنس فولاد کم کربن است. برای لوله ها آلیاژهای مختلفی از فولادهای زنگ نزن به کار می رود زیرا بسته به سیستم، خوردگی تنشی اتفاق خواهد افتاد. لوله ها مکرراً با اسید موریاتیک تمیز می شوند و ورق استیل 304 جوابگو نیست. در محلول های ضعیف تر یا محیط های تمیزتر، لوله های از جنس ورق استیل نگیر، بدون درز و آنیل شده قابل قبول می باشند.

مرحله پس از پخت

پس از پخت، خرده چوب های نرم شده و محلول با فشار به طور که دمش تخلیه می شوند. خطوط لوله ها معروف به خطوط دمش که برای انتقال بتن که دومش به کار می روند معمولاً از فولاد کم کربن در قسمت های مستقیم و فولاد زنگ نزن در خم ها ساخته می شوند. لجن خورده چوب محلول با فشار زیاد به صفحاتی در داخل تانک دمش برخورد می کند و در نتیجه خورده چوب ها را خردتر کرده و تبدیل به خمیر می کند. این عمل باعث خوردگی سایشی شدید صفحات فولادی می گردد. عمر معمول این صفحات 9 ماه تا 2 سال می باشد.

مرحله انتقال

بعد از جدا شدن و شستشو، خمیر کاغذ به واحد سفیدکننده یا کارخانه کاغذ حمل می شود. در حالی که محلول شستشو رقیق برای بازیابی مواد شیمیایی پخت به قسمت دیگری می رود. شستشوکننده ها از فولاد کم کربن ساخته شده اند و به علت بالا بودن ph محلول رقیق که دارای ترکیبات عالی و بازدارنده خوردگی می باشند، عمر طولانی دارند. ورق استیل 304 چه به صورت پشت بند به صورت روکش گاهی اوقات باعث خوردگی گالوانیکی فولاد کم کربن متصل به آن می گردد، با این حال شدت خوردگی بسته به دما، منابع آب، شستشو و بهره برداری دارد. اگر سیستم انتقال و نگهداری به طرز صحیح طراحی شده باشد استفاده از فولاد کم کربن برای لوله ها و تانک ها برای محلول رقیق کافی است.

مرحله تغلیظ

برای تغلیظ محلول رقیق از شش مبدل حرارتی پوسته-لوله ای استفاده می شود. لوله ها و صفحات لوله ها از ورق استیل نگیر در پوسته ایی از جنس فولاد کم کربن برای محلول رقیق مناسب است. در سیستم های بسته، یا وقتی که سولفیدیته بالاست، برای حفاظت مناطق پایینی و بالایی پوسته فولادی از پوشش هایی از جنس فولاد زنگ نزن 304 و 316 استفاده می شود. در مایع غلیظ لوله ها و صفحات لوله از جنس فولاد زنگ نزن 316 استفاده می شود. گرفتگی لوله ها توسط راسب شدن کربنات کلسیم، لزوم تمیز کردن های مکرر توسط جوشاندن، هیدروبلاست و یا تمیز کردن با اسید را ایجاب می کند. در بعضی از سیستم ها خوردگی تنشی و خوردگی خستگی باعث انهدام لوله ها شده است.

دیگ بخار بازیابی

دیگ بخار بازیابی قلب سیکل بازیابی کرافت است. مایع سیاه و غلیظ برای تولید حرارت و بخار و نهایتاً تولید برق سوخته می شود و با سوختن آن چیزی که بر جا می ماند موسوم به ذغال، در کوره پایینی در دماهای بالا احیا شده و یک نمک مذاب تشکیل می شود که از طریق ناودانک هایی به داخل اسپری آب و تانک حل کننده وارد می شود. دیواره کوره از لوله تشکیل شده است. برای حفاظت لوله ها در برابر شعله و شرایط احیا کننده و گازهای گوگرددار در قسمت پایین کوره توسط پیچ هایی که به سطح خارجی لوله ها متصل است نیم لوله هایی وصل می کنند و یا دما و شرایط احتراق را کنترل می کنند.

حل کردن نمک مذاب

برای حل کردن نمک مذاب در آب و تشکیل مایع خام از یک مخزن فولادی با آستر نسوز استفاده می شود. خاکستر گازهای دیگ بخار بازیابی به وسیله یک فیلتر الکترواستاتیکی گرفته می شود. این واحدها که از جنس فولاد کربنی ساخته شده اند، وقتی که دمای گاز کمتر از نقطه تشکیل اسید سولفوریک باشد، به شدت خورنده می شوند. کنترل صحیح دما، عایق کاری ضخیم و اعمال پوشش در سطح داخلی دیواره ها برای مبارزه با این خوردگی پرهزینه به کار می روند.
جامدات یا همان کربنات های کلسیم و سدیم از محلول خارج می گردند و کربنات سدیم حل شده با اضافه کردن آهک از کوره به قلیا تبدیل می شود. محلول سفید رنگ حاصل پس از صاف شدن برای عمل پخت در دایجستر مورد استفاده قرار گرفته و بدین ترتیب سیکل بازیابی شیمیایی کامل می شود. تعداد زیادی از کارخانجات قدیمی تر برای جایگزینی مخصوصاً در تجهیزاتی که محلول سفید رنگ خورنده تر را در بر دارند، از آلیاژ نوع 304L استفاده می کنند.

مرحله سفید کردن خمیر

خمیر حاصل از دستگاه شستشوکننده مواد قهوه ای رنگ را می توان بلیچ (سفید) کرد. محیط با ph پایین به شدت اکسیدکننده ی بلیچ به همراه مواد شیمیایی حاوی کلر و دی اکسید کلر مستلزم استفاده از تیتانیوم یا غیرفلزات مثل کاشی یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه برای ساخت برج بلیچ می باشد. یک مرحله قلیایی بعد از هر بلیچ برای خارج ساختن مواد آلوده کننده وجود دارد. بعد از هر مرحله بلیچ، خمیر شستشو می شود و مجدداً برای ساخت محفظه های شستشو تیتانیوم به کار می رود.
برای شستشوی خمیر بلیچ شده یا نشده و انتقال آن به واحد کاغذ سازی مقادیر زیادی آب بکار می رود. پمپ ها و لوله ها، لجن آب و الیاف به نام استاک را به چندین مرحله آماده سازی برای ماشین های کاغذ سازی هدایت می کنند. در مرحله تصفیه، سطوح الیاف برای تشکیل کاغذ یا عبور دادن استاک بین صفحات دندانه دار آماده می شود. این صفحات دندانه دار با سرعت بالایی می چرخند. صفحات دستگاه تصفیه معمولا از چدن نیکل-سخت ساخته می شوند، اگرچه از فولادهای زنگ نزن رسوب سختی نیز برای مبارزه با خوردگی سایشی بکار می رود. بدنه دستگاه تصمیم می تواند از آهن زنگ نزن یا فولاد زنگ نزن سری 300 ریخته شود. استاک قبل از وارد شدن به ماشین کاغذسازی در تمیز کننده های مخروطی شکل از جنس فولاد زنگ نزن، سرامیک یا پلی استیلن فشرده به روش گریز از مرکز تمیز می شود.

غلطک های مکش

یک جریان دقیقاً کنترل شده، استاک را از طریق صفحات پوشش دهی با شده فولاد زنگ نزن به روی توری دستگاه کاغذ سازی با مش ریز هدایت می کند. خارج ساختن آب توسط توری توسط پلی استیلن فشرده یا فویل های سرامیکی و محفظه های مکش صورت می گیرد. وقتی که الیاف از دستگاه کاغذ سازی خارج می شود و به قسمت پرس می رسند، غلطک های پرس آب بیشتری از آن خارج می کنند. غلطک ها سوراخ سوراخ هستند و دارای سیستم مکش نیز می باشند که به سیستم های خلاء وصل بوده و آب را خارج می سازند. این آب را آب سفید می نامند. سرعت چرخش و تنش های همراه آن، شرایط را برای خوردگی خستگی برای شکست غلطک ها فراهم می کند.
حداقل 21 آلیاژ مختلف برای تولید این غلطک های مکش به وسیله ریخته گری یا فورجینگ بکار می رود. آلیاژهای برنز و برنز نیکل آلومینیوم برای شرایطی که تنش پایین است، مورد استفاده قرار می گیرند. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی یا آلیاژ دوپلکس نیز برای شرایطی که تنش بالاست به کار می رود.

قیمت تجهیزات تولید خمیر کاغذ

قیمت هر یک از این تجهیزات به مواد ساخت آنها بستگی دارد. به عنوان مثال، قیمت ورق استیل نگیر بکار رفته در ساخت دایجستر عاملی تعیین کننده محسوب می شود. قیمت ورق استیل 304 نیز به تنهایی وابسته به عوامل مختلفی است. زنجیره ی این عوامل و ترکیبشان با یکدیگر، قیمت نهایی هر یک از این تجهیزات را تعیین می کند.