国内外化学法制浆技术的发展状况ppt课件.ppt

国内外化学法制浆技术的发展现状,同组人： 高存殿 吕柏霖 韩子文 张德华 袁金霞组长 ： 高存殿主讲人： 袁金霞,化学法制浆：,是用化学药剂对原料进行处理而制造纸浆的方法。此法以纤维植物（主要是木材和草类茎杆）为原料，利用某种能与原料中所含木素发生选择性化学反应的化学药剂脱除大部分木素，并使原料中的单根纤维充分疏松分离为纤维素纯度较高的纸浆。工业生产上常用的有碱法制浆及亚硫酸盐法制浆两大类。,化学法制浆的发展历程,中国在东汉时期已开始利用木素含量很低的破布及旧绳头剉捣成纸浆。约自晋代，原料扩大到稻草、桑皮及嫩竹等，并采用石灰及草木灰（主要成分为碳酸钾）腌渍或蒸煮以制取纸浆，这是最早的化学法制浆。这类以草本植物为原料，使用简单生产工具进行手工操作的制浆方法延续一千多年之久，直至19世纪才有了较大变革。1839年德国人P.皮耶特利用球形蒸煮器，在一定压力下蒸煮破布制浆，是设备的一大改进。 1851年英国人H.伯格斯和美国的C.瓦特发明用烧碱为药剂蒸煮木材制浆。1866年美国人B.C.蒂尔曼发明用酸性亚硫酸盐法蒸煮木材制浆，使制浆原料从草本植物扩大到木材。19世纪后期，酸性亚硫酸盐法制浆因生产成本低，纸浆色泽浅而占有重要地位，但此法对原料选择较严，且有制浆蒸煮废液污染严重的缺点。1937年以后，硫酸盐法制浆技术发展较快，逐步取代亚硫酸盐法，成为最重要的化学制浆方法。由于木材成为最重要的制浆原料，并利用较低廉的化学品作为化学药剂和高效率的机械设备取代手工操作，为现代化学法制浆奠定了基础。纸浆漂白技术和从纸浆蒸煮废液中回收化学品及热能等技术的发展，使化学制浆方法逐步完善，基本工艺已比较稳定。,一、制浆工艺,化学法制浆包括备料、蒸煮和净化三个基本工艺过程，以及辅助工艺过程。 备料：基本还采用传统流程：原木鼓式剥皮削片木片堆存筛选蒸煮技术进步主要体现在：自动化水平提高；更高的剥皮洁净度和较少的剥皮损失；更均匀的木片规格，较少的厚木片和木屑；最终使浆的得率提高，降低化学药品的消耗，并提高浆的质量。,2、蒸煮,硫酸盐蒸煮技术在连续蒸煮和间歇蒸煮的竞争中不断进步。连续蒸煮方面有克瓦纳(Kuaener)公司的等温蒸煮(ITC)和黑液浸渍技术(BLI)技术和安德里茨(Andritz，原奥斯龙Ahlstrom)公司的低固物(LOSOLID)技术，1997 年设计出了紧凑蒸煮(Compact Cooking)系统间歇蒸煮则有美卓(Metro)公司的超级间蒸(Superbatch)，原贝洛依特(Beloit)公司的快速热交换(RDH)技术和奥钢联(VoestAlpine)节能蒸煮。,20世纪80年代的连蒸和间蒸技术的重大突破就是低能耗和低卡伯值，以及随卡伯值降低带来的低污染负荷。改良后的蒸煮技术，蒸汽消耗比传统蒸煮方法约可节省一半蒸汽，其中超级间蒸不到一半，连蒸略多于一半。卡伯值则比传统蒸煮降低1/3左右，污染负荷也可相应地降低。由于激烈的商业竞争，设备制造商都不遗余力地研究改进全自动的技术。因此，使得连蒸和间蒸在性能、造价、消耗各个方面都越来越接近， 往往不分伯仲。,工厂实际运行的结果，证实了该技术的好处： (1)蒸煮均匀，成浆卡伯值波动少，浆渣含量低，总的浆渣含量可以从1.5降至0.5，蒸煮得率提高，原料消耗降低； (2)浆料粘度提高，强度提高，使连蒸与超级间蒸的强度差距进一步缩小，业界认为目前两者在强度方面的差异仅为5左右； (3)未漂浆的白度和可漂性提高，漂白的化学药品用量减少； (4)蒸煮用碱量降低。,3筛选、洗涤,(1)筛选 筛选技术的进步使筛选浓度提高，现代的压力筛已经达到3以上，因而使浆泵动力消耗降低。新型缝筛的筛缝宽度最小只有0.15mm，筛选的效率和浆的净度均大大提高。传统的高白度化学浆的漂白与精选都是浓度低、进浆压头高的锥形除渣器，现在已经可以用细缝的压力筛来替代，进浆浓度提高和压力的降低使动力消耗大大节省。,（2）封闭筛选技术,封闭筛选技术优点：纸浆的质量不受影响节水节电（吨浆水耗3040m3，节水节电50%）流程紧凑减少纤维流失废水量少（降低60%，废水回用率高）,（2）封闭筛选技术,4、漂白,ECF漂白技术被广泛采用，使用的漂白剂有： 除ClO2 、NaOH、O2外、还有O3 、 H2O2强化碱抽提、聚木糖酶处理等，以进一步减少废水的污染负荷、或减少漂白化学品的用量、或降低成本。TCF漂白因成本较高、浆的质量较ECF差、还有人们对废水和浆中有机氯化物的量及危害性有了全面了解和认识，TCF漂白浆的产量目前停滞不前。,（4）作为辅助工艺技术的制浆漂白生物技术,A.生物辅助漂白技术聚木糖酶预处理除去纸浆中有色物质；除去纸浆中木素与碳水化合物复合体中的碳水化合物，使木素在漂白中容易脱离；影响聚木糖酶作用的因素酶预处理条件：pH值、温度、用量、浆浓、处理时间、纸浆特性,（4）作为辅助工艺技术的制浆漂白生物技术,目前取得的成果与漂白前没有预处理的比较，减少氯用量20%25%，或提高白度。重点研究题目如何进一步提高酶预处理效果不同酶组分的协同作用缩短酶预处理时间，以满足工业生产需要,5、碱回收,蒸发设备向高效、节能发展。板式降膜蒸发器和管式降膜蒸发器(蒸气在管外，黑液在管内)占据了蒸发设备市场的主要份额，另一种新型管屏式蒸发器(黑液在管外，蒸汽在管内)也初露端倪，更多地扮演增浓器的角色。,生物技术在化学法制浆中的应用,近年来，新兴的生物技术，主要包括基因工程、生物工程、发酵工程和酶工程。由于造纸工业的基本原料是生物体（植物）化学制浆方法基本上是对生物体的化学反应过程，它的环境污染物又主要是从生物体降解的有机物，这是造纸工业可以充分运用生物技术的重要依据。目前应用于纸浆造纸工业的生物技术主要有基因重组改良造纸原料、生物制浆、生物漂白、废纸脱墨、废液生物处理、酶处理、和改善浆料性能树脂生物控制等。,生物制浆,制浆厂利用化学法制浆提高生产规模，而且使原料的适应性大大提高。然而，近年来纯化学法制浆已暴露出它的缺点化学药品消耗量大、能耗高、设备投资高，特别是制浆与漂白过程所排出的废水，具有极高的BOD、COD负荷，而且其中还有剧毒性强致癌性物质，给环境造成严重的污染。随着人们对环保的要求的提高，传统的化学制浆正在不断改进，生物制浆技术将得到迅速发展。 生物法制浆是利用微生物（主要是白腐菌）或其制品（酶），对植物纤维原料预处理，以生物途径代替化学途径或部分化学途径，然后进行机械、化学机械或化学法处理，使植物纤维原料分离成纸浆。,生物漂白,生物酶促漂白技术，主要是利用半纤维素酶部分酶解纤维细胞中的半纤维素，使木素更容易与漂剂反应而溶出，从而提高漂后浆的白度，减少漂剂的用量。半纤维素酶有助于硫酸盐纸浆的漂白，可以实现经济的生物技术应用于制浆的漂白，其基本原理是根据半纤维素酶（木聚糖酶和甘露糖酶）能引起纸浆中碳水化合物结构的改性而提高脱木素的作用。这种酶能使纸浆中部分半纤维素酶解聚，促进漂白化学药品从纸浆中除去残留木素。 1989年芬兰率先进行应用木聚糖酶预处理硫酸盐纸浆的工业化试验。目前，北欧和北美地区的许多制浆造纸厂将这一生物技术应用于漂白硫酸盐浆的工业化生产。智利制浆厂在蓝桉和亮蓝桉木硫酸盐制浆漂白过程中，采用商品木聚糖酶预处理未漂白的桉木硫酸盐纸浆，并结合无元素氯漂白顺序DEopD结果，结果节省二氧化氯12%40%，对漂白浆强度没有影响，白度达到90%ISO.,生物处理制浆中的废水,应用生物技术处理制浆工业废水，可以使废水脱色、脱臭、解毒以及除去废水中有机物BOD，效果很明显。生物处理制浆工业有好氧处理（如曝气法、活性污泥法、生物转盘法等）与厌氧处理。厌氧处理制浆废水可产生甲烷，回收能量。 当前主要研究用酶破坏氯漂白废水中的氯化有机物，尽可能降低有机氯化物的含量。同时有更高的色度去除率。Messner等人将白腐菌固定在滴滤器的多孔泡沫载体上，停留时间为612h，其AOX去除率，COX去除率剂脱色率分别到80%、40%和87%。瑞典一硫酸盐制浆工厂结合超虑采用厌氧-好氧生物方法处理纸浆漂白废液，可降低BOD95%、AOX80%,并且脱色率达到50%。另外，美国、加拿大和日本采用白腐菌对白腐菌对硫酸盐纸浆漂白废水进行脱色，也取得了很明显的效果。 生物技术在改良造纸原料、改善浆料性能、树脂控制方面也发挥了重要的作用。,生物技术在改良造纸原料、改善浆料性能、树脂控制方面也发挥了重要的作用。,参考资料,天津轻工业学院等合编，隆言泉主编：制浆造纸工艺学，上册，轻工业出版社，北京，1980。蒸煮技术的发展与应用制浆技术的发展状况生物技术在制浆造纸中应用与研究进展，中国造纸网,