制浆技术的发展状况.ppt
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1、第三讲,制浆技术的发展状况,一、化学制浆,硫酸盐法是现代化的大型化学浆项目所采用的方法,无论木浆还是草浆。原因:碱回收技术的完善;漂白白度90度,漂白污染负荷大大降低;物理强度高;亚硫酸盐法目前主要用于溶解浆的生产。,1、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。,现在一个有二条生产线每条能力为250400实积米3d的备料车间只需二个人操作。采用数字摄影和计算机图像分析技术,检测剥皮后原木的树皮含量和树皮中木质的含量
2、,并以此来控制鼓式剥皮机的进料量、鼓的转速和出料门开启的程度,实现最佳的剥皮效果。Andritz公司的KoneWood分部最新研制成功并已投入生产规模试验的新的木片筛选方式,称做Jestscreen,利用一股很强的气流来分选木片,据称合格木片与大片的分离效率很高。分选出的大片送往名称HQSizer的水平的盘式切片机,由于切片作用缓和,因此在处理过大或过厚木片时产生的木屑和木针很少,并且不会伤害混入大片、一起进人HQSizer的合格木片。,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
3、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
4、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。,克瓦纳在上个世纪90年代末,在等温蒸煮和黑液浸渍基础上,发展推出了紧凑蒸煮(Compact Cooking)技术,其指导思想为优化硫酸盐法制浆动力学,同时简化设备及整个蒸煮系统。它的原理就是在大量脱木素阶段,通过提高氢氧根离子(OH-)和硫氢根离子(HS-)浓度,来提高硫酸盐蒸煮的选择性,并提高该阶段的木素脱除率,从而减少慢速反应阶段的残余木素量。因此,蒸煮温度可以比等温蒸煮进一步降低,针叶木蒸煮可以降低到150以下,桉木可以低于140,相应地蒸煮用汽量也可减少。,紧凑蒸煮(Com
5、pact Cooking)技术,Compact Cooking的特点是:预浸和蒸煮阶段的液比灵活;蒸煮药液分布最佳主要体现在:低蒸煮温度均匀蒸煮,卡伯值波动小;相同卡伯值时蒸煮得率较高;浆渣含量非常低,约含0.5%的节子和细小浆渣;浆的强度高;浆的黏度高;浆料的可漂性好。,迄今最大的一台是在中国金海林纸有限公司的连续蒸煮器,其生产能力为3227吨(风干)/d。新的紧凑蒸煮(Compact Cooking)系统,系统通过木片层有少量或没有内部药液循环,这使得能够加大蒸煮器底部直径,而对均匀蒸煮没有影响。随着生产能力的增加,蒸煮器的高度却增加的很少,相反蒸煮器的直径和底部面积却随之增大。比较最近2
6、 台连续蒸煮器,中国金海林纸有限公司的蒸煮器的产量比RECHARDS BAY 厂的高57%,但蒸煮器高度仅增加15%,其底部面积却增大47%。,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。,与紧凑蒸煮概念同时推出的还有紧凑喂料Compact Feed)和双重汽蒸木片仓(Dualsteam Chip Bi
7、n),从木片起到蒸煮器为主的整个进料系统大简化,但是效率却提高了,造价也随之降低。,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,(2)封
8、闭筛选技术,鼓式机-封闭筛选流程,(3)滤液逆流洗涤技术,a.漂白过程逆流洗涤 跳跃段逆流:酸性滤液用于酸性段,碱性滤液用于碱性段。分流逆流:来自于前一段的滤液被分开,一部分用于这一段洗浆机的喷淋水,一部分用于这一段漂白塔底部稀释纸浆。完全逆流:任何一段洗浆机的喷淋水均来自随后的洗涤段。,(3)滤液逆流洗涤技术,随着漂白车间滤液循环回用,漂白系统中水和热的消耗量降低,有资料报道,一个三级漂白系统利用完全逆流洗涤,其用水量能够减少60%70%。,(3)滤液逆流洗涤技术,b.黑液提取过程逆流洗涤 高浓黑液提取洗浆设备:螺旋挤浆机、双辊挤浆机、双鼓挤浆机、双锥盘挤浆机、双网挤浆机、长网夹网浓缩机 中
9、浓黑液提取洗浆设备:鼓式真空洗浆机、鼓式压力洗浆机、水平带式洗浆机、连续置换洗浆塔、DD型置换洗浆机等组成的洗浆,(3)滤液逆流洗涤技术,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。,(1)中浓纸浆氧脱木素技术 现在硫酸盐制浆生产线采用氧脱木素已成为标准。对于阔叶木浆和针叶木浆已开始使用具有成本低、选择性强的两段氧
10、脱木素工艺 C=10%12%T=90 110 P0.6mPa(第一塔顶的压力)P0.4mPa(第二塔顶的压力),(1)中浓纸浆氧脱木素技术,中浓纸浆氧脱木素单升流塔流程,中浓纸浆双升流塔氧脱木素系统,(1)中浓纸浆氧脱木素技术,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),以二氧化氯漂白为主的技术,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),为了减少漂白废水中AOX排放量以满足环保的要求,国外首先发展了以二氧化氯全部替代元素氯作为漂白剂的中浓二氧化氯漂白技术,与中浓氧脱木素段配合,形成中浓纸浆少污染漂白生产系统。O-Q-Z-EO-D-D 或者O-D-EO-D-D 二氧化氯漂白具有明显的规
11、模效益,主要是二氧化氯发生器需要进口,价格昂贵,以及相应设备需要钛钢制造。美国1999年 ECF漂白纸浆占73%加拿大1999年 ECF漂白纸浆占89%,桉木浆ECF 漂白的漂白段数已变少。起初ECF 漂白多数为五段,而现在许多新的漂白工段仅有三段 D(OP)D,第一段热ClO2漂白,其基本条件为:温度85-80C,pH 值约为3,停留时间2h。OP段为压力过氧化氢漂白。,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),中高浓过氧化氢漂白在我国是一个较成熟的技术,它与中浓氧脱木素相配合,也形成纸浆少污染漂白技术。漂白顺序为:O-H-Q-P Q是催化过氧化氢漂白的助剂。目前我国已经有多项研究成果
12、。,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),适合中浓纸浆二氧化氯漂白与过氧化氢漂白的流程(1)1-纸浆2-洗涤浓缩机3-蒸汽混合器4-中浓浆泵立管量 5-中浓浆泵6-中浓高剪切混合器7-升流漂白管 8-降流漂白塔9-洗涤浓缩机,漂白剂,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),适合中浓纸浆二氧化氯漂白与过氧化氢漂白的流程(2)1-洗涤浓缩机2-蒸汽混合器3-中浓浆泵4-中浓高剪切混合器5-漂白塔6-塔顶排料装置7-下一段洗涤浓缩机,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),高浓过氧化氢漂白流程图1-进浆2-双网挤浆机3-疏解机4-螺旋输送机5-漂白剂及漂白助剂6-高浓混合器
13、7-降流式漂白塔8-高浓卸浆机9-纸浆中和塔10-漂后纸浆送去P段洗涤机,(2)中浓纸浆无元素氯漂白技术(称ECF漂白),芦苇浆的无元素氯漂白生产系统,(3)中高浓纸浆全无氯漂白技术(称TCF漂白),全无氯漂白技术是ECF技术的进一步发展,纸浆在中浓氧脱木素后,再用对环境友好的漂白剂(如过氧化氢及臭氧)进行漂白,从而根本上消除了AOX产生的根源,可满足最严格的环保要求。漂白顺序为:O-Q-Z-EO-P-P(白度可达90%ISO)或者:O(或O/O)-Q-P-Z(白度可达85%ISO)O/O-Q-P(白度80%ISO以下)北欧1999年TCF漂白纸浆已占62%,(3)中高浓纸浆全无氯漂白技术(称
14、TCF漂白),以过氧化氢漂白为主的技术,(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
15、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。,非木浆蒸煮黑液高效碱回收技术,非木浆黑液由于具有含硅量高、粘度高、不易蒸发、入炉浓度低、热值低、含灰量大、易积灰等特点,因此,多年来草浆黑液的碱回收技术是国内的研究重点,经过多年研究已取得重大进展,但黑液浓度还在60%以下,碱回收率还不高,如能研究出草浆黑液高效碱回收技术,将推动我国造纸工业的发展。,出蒸发站浓度向高浓发展,根据不同黑液的性质其浓度可达75-85。但从环保角度,碱回收炉燃烧75浓度的黑液已可以满足大气污染物的排放要求,并达到较好的热效率,进一步提高黑液的处理浓度需要
16、详细的技术经济评估。为适应高浓度黑液的处理,一些新的工艺也已经应用于工业化生产,如黑液的压力贮存、黑液热处理、黑液结晶蒸发等。,近10年来碱回收炉的发展主要集中在单汽包、低臭型、竖向布置的管屏式锅炉管束及宽间距的过热器排列等几个方面。碱回收炉运行的蒸汽参数将由目前的6.4兆帕、450 向更高参数如10.4兆帕、520 过渡。随着浆厂封闭运行程度的加大,在碱回收炉系统增高非工艺元素(如Cl、K离子等)的处理工艺及设备越来越受到重视。,苛化系统的控制变得越来越重要,主要表现在绿液处理(去除非工艺元素)、绿液消化和苛化控制(控制白液苛化度、白泥过滤性能等)、白液澄清度控制(获得高质量的白液)等。绿液
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