Kraft Hamuru Üretimi için Siyah Likörlü Köpük Giderici: 90°C ve pH 12.5'te Kullanım
Kraft hamurlaştırma işleminde, kahverengi hamur yıkama aşaması sıklıkla şiddetli köpük oluşumu nedeniyle tıkanır. Siyah sıvı, sabunlaştırılmış lignin, tall yağı reçine sabunları, hemiselüloz ve artık alkali pişirme kimyasallarından oluşan karmaşık bir kimyasal matristir.
Yaklaşık parametrelerde çalışırken 90°C ve pH 12.5Bu koşullar altında, ortam standart köpük giderici maddeler için son derece elverişsiz hale gelir. Çoğu geleneksel formülasyon bu koşullar altında hızla başarısız olur ve bu da yetersiz drenaja, pompa kavitasyonuna ve aşırı soda kaybına yol açar. Bu makale, aşırı alkali ortamlarda köpük giderici maddelerin başarısızlığının ardındaki kimyasal mekanizmaları ayrıntılı olarak ele almakta ve proses stabilitesini korumak için gereken özel kimyayı özetlemektedir.
Standart siyah likör köpük giderici neden yüksek sıcaklıklarda etkisiz kalır?
Köpürme sorununu çözmek için öncelikle Kraft hamurlaştırma koşulları altında standart köpük önleyicilerin bozunma yollarını anlamamız gerekiyor.
1. Silikonun Alkali Hidrolizi (Sabunlaştırma)
Birçok kağıt fabrikası, siyah likör köpüğünü kontrol etmek için temel polidimetilsiloksan (PDMS) emülsiyonları kullanmayı denemektedir. Bununla birlikte, pH seviyeleri 12'yi aştığında, siloksan omurgası (Si-O-Si bağları) hidroksit iyonlarının nükleofilik saldırısına karşı oldukça hassastır (OH⁻Bu alkali hidroliz, polimer zincirini hızla parçalar. Fabrikadaki fiziksel tezahürü, ilk 5 dakika boyunca etkili olan ancak kimyasal olarak sıvıya karışarak etkinliğini tamamen kaybeden bir köpük gidericidir.
2. Emülsiyon Bozulması ve "Silikon Lekeleri"
90°C'de sistemdeki termal kinetik enerji muazzamdır. Ucuz silikon emülsiyonları, düşük bulanıklık noktalarına sahip düşük maliyetli emülgatör paketlerine dayanır. Siyah sıvı sıcaklığı emülgatörün toleransını aştığında, emülsiyon çatlar (demülsifiye olur). Aktif silikon yağı ayrılır, topaklanır ve ağartılmamış hamur matına çökelerek "silikon lekeleri" (veya zift kiri) olarak bilinen geri dönüşümsüz hidrofobik kusurlar oluşturur; bu da sonraki ağartma işlemlerini ve kağıt makinesinin çalışma verimliliğini ciddi şekilde etkiler.
Çözümün Mühendisliği: Alkaliye Dayanıklı Kimya
90°C, pH 12.5'lik bir sıvıda pozitif bir Giriş Katsayısı (E) ve Yayılma Katsayısı (S) değerini korumak için, köpük giderici formülasyonun moleküler düzeyde temelden değiştirilmesi gerekir.
Modifiye Polieter (Blok Kopolimerler)
Aşırı alkali yıkama aşamaları için özel polieter köpük gidericiler Tercih edilen kimyasal bileşimdir. Formülasyon mühendisleri, etilen oksit (EO) ve propilen oksit (PO) yapısal oranını sıkı bir şekilde kontrol ederek, bulutlanma noktasını 90°C çalışma sıcaklığıyla tam olarak hizalayacak şekilde tasarlayabilirler.
Mekanizma: Polieter 90°C'lik siyah sıvıya girdiğinde, çözünür halden çözünmez hale bir faz geçişi geçirir. Çökelen mikroskobik damlacıklar, sert lignin-sabun köpüğü lamellerine hızla nüfuz eder ve onları parçalar. Polieterler, hassas Si-O-Si bağlarına sahip olmadıkları için, pH 12.5'te alkali hidrolize karşı tamamen bağışıklıdırlar.
Yüksek Oranda Stabilize Edilmiş Silikon Bileşikleri
Okaliptüs veya çam gibi yüksek viskoziteli ağaç türleri için silikon bazlı bir drenaj yardımcısı gerekiyorsa, alkaliye dayanıklı modifiye bir yapı (örneğin polieter aşılı siloksan) kullanmalıdır. Ayrıca, emülsifikasyon sisteminin termal kümelenmeyi önlemek için önemli ölçüde sterik engelleme içermesi ve parçacık boyutu dağılımının 90°C'de sürekli yüksek kesme kuvvetiyle pompalama altında bile 10 mikronun altında kalmasını sağlaması gerekir.
Köpük Kontrolünün Ötesinde Proses İyileştirmeleri
Vakumlu yıkama makinesine veya döner filtreye kimyasal olarak uygun bir köpük giderici madde eklemek, ölçülebilir süreç optimizasyonu sağlar:
- Artan Drenaj Hızı: Hamur matından hapsolmuş havanın (mikro kabarcıkların) etkili bir şekilde uzaklaştırılmasıyla, sıvı geçirgenliği artar ve bu da yıkama verimliliğini doğrudan iyileştirir.
- Azaltılmış Soda Kaybı: Daha iyi drenaj, daha fazla siyah sıvının buharlaştırıcılara geri kazanılması anlamına gelir ve bu da ağartma tesisine taşınan artık Na₂SO₄ miktarını en aza indirir.
