kp杨木漂白浆课程设计.doc

1 32 制浆车间筛选漂白工段工艺流程设计说明书 年产 30 万吨漂白杨木 KP 浆制浆车间洗筛漂工段工艺流程设计 摘要 杨木 KP 浆蒸煮后经 DD 洗浆机洗涤 先进入一段木聚糖酶的处理 然后进行中浓氧 脱木素段 在氧脱木素前经过能较好地提高氧脱木素段的选择性和有效性的过氧酸预处 理 氧脱出来后经除节筛 两段压力筛筛选 净化后进入 D Ep P 三段轻 ECF 漂白 最终白度可达 90 以上 出来的漂白浆可以直接成商品浆售出或送造纸车间抄纸 木 聚糖酶可以降低杨木浆的卡伯值 杨木 KP 浆经氧脱木素 卡伯值降低 48 1 杨木 浆在氧脱木素前用过氧酸预处理 脱木素程度分别达 55 8 氧化氯作为一种广谱 高 效 无毒的消毒剂 本身性能柔和 不损伤纤维 漂白后的纸浆白度高 纸浆得率高 过氧氢强化的碱抽提中过氧化氢的使用可以使纸张白度显著提高 另一个明显的效果 是 过氧化氢可以漂白浆料中的碎片 终段漂白采用 H2O2 漂白可改善浆料白度的稳定 性 关键词 杨木 KP 浆 洗筛漂 DD 洗浆机 氧脱木素 两段压力筛 二氧化氯漂白 ECF 漂白 2 32 AN ANNUAL OUTPUT OF 300 000 TONS OF BLEACHED PULP PULP PLANT POPLAR KP WASH SIEVE DRIFT SECTION PROCESS DESIGN ABSTRACT Poplar KP pulp after cooking by DD washed pulp washing machine first into the processing section of xylanase and then the medium consistency oxygen delignification after oxygen delignification can better improve the oxygen delignificationthe selectivity and effectiveness of the peroxy acid pretreatment Knotter sieve out the oxygen off two stage pressure sieve screening purified into D Ep P three sections of light ECF bleaching Final whiteness of up to 90 The bleached pulp out directly into market pulp sold or send papermaking workshop papermaking Xylanase can reduce Young Kappa number of the pulp poplar KP slurry through oxygen delignification the kappa number 48 1 reduction Yang wood pulp before oxygen delignification with peracetic acid pretreatment delignification 55 8 respectively Chlorine monoxide as a broad spectrum efficient non toxic disinfectant itself gentle performance without damaging the fibers whiteness bleached pulp the pulp is high The use of hydrogen peroxide can be enhanced alkali extraction hydro peroxide whiteness improved significantly Another significant effect is that the hydrogen peroxide can not be bleached in the slurry debris End stage bleaching with H2O2 bleached pulp brightness stability can be improved Key words Poplar KP pulp Wash sieve drift DD washer Oxygen delignification Two stage pressure screen Chlorine dioxide bleaching ECF bleaching 3 32 目录 1 总论 4 1 1 设计规模 4 1 2 产品种类与规格 4 1 3 产品质量标准 4 1 4 设计范围 6 2 工艺论证 6 2 1 生产工艺流程及说明 6 2 2 洗涤工艺论证 7 2 3 筛选工艺论证 8 2 4 未漂浆及其漂白特性 10 2 5 漂白药品及其制备 11 2 6 氧气脱木素及影响因素 12 2 7 各漂白段影响因素 16 3 工艺参数和定额选取 21 4 主要设备选择 24 4 1 洗浆设备的选择 24 4 2 筛选设备的选择 25 4 3 净化设备的选择 27 4 4 中浓浆泵的选择 28 4 5 混合器的选择 28 4 6 漂白塔的选择 28 4 7 洗浆设备的选择 29 4 8 浆池选择 32 4 9 漂白药品制备设备的选择 32 4 10 设备一浆表 33 4 32 1 总论 1 1 设计规模 年产30万吨漂白杨木KP浆 按一年生产340天计 日产880吨左右 1 2 产品总类与规格 产品种类 漂白杨木 KP 浆 产品规格 漂白硫酸盐杨木浆 A 级品的要求 见表 1 具有 高白度 高纯度 高强度 低尘埃 的品质 尤其是 低尘埃 的特性满足了生产电路板纸 绝缘纸 高档文化用纸和生活用纸的需求 1 3 产品质量标准 ICS 85 060 分类号 Y31 备案号 22710 2008 q 日 中华人民共和国轻工行业标准 QB T 1678 2007 1 范围 漂白硫酸盐木浆 QB T 1678 2007 本标准规定了漂白硫酸盐木浆的分类 技术要求 试验方法 检验规则和标志 包装 运输 贮存 本标准适用于制造各种文化 印刷 生活用纸等纸种的漂白硫酸盐木浆 GB T 451 1 纸和纸板尺寸及偏斜度的测定 GB T 740 纸浆试样的采取 GB T 740 2003 IsO 7213 1991 T GB T 742 纸 纸板和纸浆残余物 灰分 的测定 900 C GB r 742 2003 ISO 2144 1997 MOD GB T 1548 纸浆粘度的测定 GB T 1548 2004 ISO 5351 1 198l MOD GB T 2828 1 计数抽样检验程序第 1 部分 按接收质量限 AQL 检索的逐批检验抽样计划 GB T 2828 1 2003 ISO 2859 一 l 1999 IDT GB T 7974 纸 纸板和纸浆亮度 白度 的测定漫射 垂直法 GB T 7974 2002 neq ISO 5 32 2470 1999 GB T 7979 纸浆二氯甲烷抽出物的测定 GB T 8940 2 纸浆亮度 白度 试样的制备 GB T 8940 2 2002 eqv ISO 3688 1999 GB T 8944 1 纸浆成批销售质量的测定法第一部分 浆板浆包 GB T 10739 纸 纸板和纸浆试样处理和试验的标准大气条件 GB T 10739 2002 eqv ISO 187 1990 GB T 10740 1989 纸浆尘埃度的测定法 QBCr 3702 实验室打浆瓦利 Valley 打浆机法 QB T 3702 1999 eqvISO 5264 1 1979 QB T3703 纸浆实验室纸页的制备常规纸页成型器法 QB T 3703 1999 eqvISO 5269 1 1979 QB r3704 纸浆实验室纸页物理性能的测定法 QB T 3704 1999 eqvISO 5270 1998 3 分类 3 1 漂白硫酸盐木浆按树种分为针叶木 软木 浆和阔叶木 硬木 浆 3 2 针叶木浆和阔叶木浆分别按其质量分为优等品 一等品 二等品 合格品四个等级 4 技术要求 4 1 漂白硫酸盐木浆的技术要求应符合表 1 或合同的规定 4 2 漂白硫酸盐木浆为平板浆板 其浆板尺寸为 700mmx700mm 或 600mmx800mm 尺寸偏差应不超 过士 10mm 偏斜度应不超过 5mm 也可按合同规定 生产其他尺寸的 6 32 1 4 设计范围 1 设计年产 30 万吨漂白杨木 KP 浆洗 筛 漂工段工艺流程方框图 2 确定年产 30 万吨漂白杨木 KP 浆洗 筛 漂工段工艺技术条件和额定参数 3 绘制年产 30 万吨漂白杨木 KP 浆漂白工段工艺流程图 4 对工艺流程的选择和主体设备选型进行论证说明 2 工艺论证 2 1 生产工艺流程及说明 杨木浆的生产流程为 蒸煮浆 除节机 l DD 洗浆机 1 置换压榨洗浆机 氧脱 木素 PaO 氧脱木素喷放锅 l 压力筛 2DD 洗浆机 2 置换压榨洗浆机 l 高浓浆 储存塔 X 预处理 D1段 3DD 洗浆机 E OP 段碱抽提 4DD 洗浆机 QP 段漂 白 5DD 洗浆机 2 高浓浆储存塔 精选 抄浆 本设计采用先洗后筛的工艺流程 纸浆经过除节机除去大的节子后 经过 1DD 洗浆机和 1 置换压榨洗浆机洗涤 进入氧脱木素段 经过氧脱木素段后 纸浆经喷 放锅再过 l 压力筛 良浆进入 2DD 真空洗浆机和 2 置换压榨洗浆机 洗浆过程采用逆 流洗涤 氧脱木素段脱出的木素及所加入的碱随黑液一起回收 纸浆再经过 D1 XEop QP 三段漂流程漂白至 86 89 ISO 洗涤段采用的是转鼓洗浆机中性能优良的DD洗浆机 环保的要求促进了漂白技术的 发展 ECF和TCF 漂白已成为漂白技术发展的主要趋势 氧脱木素作为ECF 和T CF 漂 白程序中不可缺少的一段 在制浆工业中已有广泛的应用 在氧脱木素前进行过氧酸 预处理或在氧漂段用过氧化氢强化 已被证明能较好地提高氧脱木素段的选择性和有 效性 漂白化学品用量 漂白得率 耗水量 漂白废水负荷及可处理性 浆料的有机 氯化物含量 浆料白度稳定性 打浆性能和强度是选择漂白技术的关键因素 用二氧 化氯取代氯气漂白能很大程度的降低含氯有机物的产生和排放 1986 年 V iikar i等 7 32 3 发现 经木聚糖酶处理后的纸浆可使后续化学漂白段中的木素容易溶出 木聚糖 酶应用于纸浆生物漂白工艺过程 可以减少含氯漂白剂的用量 从而降低致癌物质的 排放 减轻环境污染 显著改善纸浆的过滤性 脆性 增加纤维的分离度 纸浆漂白 度 降低生产能耗 减少生产成本 其诸多优点不断在造纸工业中显现出来 因此整 个漂白程序的选择不仅考虑了浆料的质量要求 达到一定的经济效益 还符合环保的 要求 具体的工序段说明 请详见后面相关部分 2 2 洗浆工艺论证 洗浆主要目的是要把纸浆洗的干净 这对造纸连续化生产十分重要 如果纸浆未洗 干净 在筛选 净化 浓缩中产生的泡沫就多 影响筛选与净化的效率 浓缩时易糊 网 漂白时比较困难及造成漂剂消耗高 在打浆旋胶时要多浪费松香胶 在纸机上造 成上阿成形不良 纸机断头多等故障 另外 对于蒸煮后粗浆的洗涤 其目的还桂于 提取废液 回收化学药品 降低生产成本 减轻环境污染以及减轻设备管道腐蚀 所 以洗浆设备在洗净纸浆 回收化学药品 废物综合利用 环境保护和循环利用废水等 方面起着重要作用 粗浆洗涤是制浆过程中洗净蒸煮后的浆料和提取其中黑液的一个必不可少的复杂化工 过程 在这一过程中 不但要获得很高的浆料洗净度 以满足其后漂白 造纸等生产 工艺要求和最终产品的质量要求 还要使用最少量的洗涤水和能耗 把浆料中的黑液 在尽量少稀释的情况下 最大限度地提取出来 以供碱回收车间经济地回收热量和化 学药品 在实际生产中粗浆的洗涤和黑液的提取是在由 1 4 台洗浆设备和其他辅助设 备组成的洗浆系统中实现的 洗涤有单段洗涤和多段洗涤 多段洗浆是由于单个洗浆段效率较低 达不到浆料高洗 净度 黑液高提取率和少稀释要求 而不得不采用的一种系统组合方法 系统中的洗 浆段数并不是愈多愈好 洗浆段数愈多 用于循环浆料和洗涤液的能耗愈高 组成洗 浆系统的设备愈多 占地面积愈大 建设投资也愈高 可见在满足洗浆和黑液提取要 求的条件下 洗浆系统的段数要尽可能少才经济 因受浆料物性的制约 不论采用何 种洗涤方法 在第一洗浆段中只能把浆料内存在于纤维骨架问孔隙中的自由黑液提取 出来 只有在其后通过扩散 才能使封闭在纤维壁 腔内和吸附在纤维表面的黑液溶 解物进入孔隙内的洗涤液中 方能在后续洗浆段中被提取出来 目前多采用多段洗涤 普遍的洗浆设备主要有转鼓式洗浆机 包括真空洗浆机 DD 洗 浆机 压力洗浆机 侧压浓缩机和落差式洗浆机 其中技术成熟的有空洗浆机 DD 洗 8 32 浆机 压力洗浆机 但真空洗浆机需安装在 10m 以上楼层高度 产生泡沫 散发恶臭 气体 压力洗浆机动能消耗大 而选用 DD 洗浆机主要因为它具有以下优势 1 效率高 占地面积小 自动化程度高 是一种新型洗浆设备 2 其结构好象把水平带式洗浆机弯成鼓式备可实现 4 段逆流洗涤 3 DD 洗浆机不但占地面积小洗涤效率高 节约能耗 实现 经效益 而且无 恶臭气体产生 可以实现环保要求 2 3 筛选净化工艺论证 2 3 1 纸浆筛选和净化的原理及目的 1 粗浆中往往含有少量杂质 如化学浆中未蒸解分 纤维束 磨木浆中粗木条 粗纤 维束 还有外来杂质如砂石 金属杂物 橡胶和塑料等 2 2 杂质影响产品质量 损害设备 妨碍正常生产 3 筛选与净化目的是除去这些杂质 以满足产品质量和生产需要 4 4 筛选是根据杂质与纤维间尺寸大小 形状不同 良浆穿过筛板上筛孔或筛缝 浆渣 被截留而分离纤维和杂质 去除的主要是未离解的纤维束 节子 木条等 5 5 净化是根据纸浆中杂质与纤维之间相对密度不同 而将二者 分离 6 除去密度大的杂质 如砂石 金属杂物 称为重质除渣 除去密度小的杂质 如塑料 胶粘物 称为轻质除渣器 9 32 2 3 2 筛选设备要求 1 筛选 净化效率高 2 纤维损失少 3 水消耗少 排水少 4 动力消耗低 5 设备 流程简单 6 操作维修方便需要 2 3 3 筛选设备选取 常用的筛选设备有 振框式平筛 离心筛 压力筛 振框式平筛多用来处理渣浆 而离心筛筛浆浓度低 水耗高是我国传统的黑浆筛选设 备 现在逐渐被压力筛取代 因此 精筛选用的是压力筛 主要因为压力筛具有以下 优点 1 进浆浓度范围大 0 5 5 0 可实现封闭筛选 2 不与空气混合 不产生泡沫 3 筛选效率高 运转可靠 4 结构紧凑 占地面积小 2 3 4 筛选体系 粗浆经氧脱木素后 进入入一段压力筛 筛选系统为三段筛选 第一段为缝形压 力筛 第二段为孔筛 第三段是振框式平筛 第一段尾浆和第三段良浆均分别经过除渣 器除渣 一段压力筛进浆浓度控制在 2 5 3 0 良浆直接进入 DD 洗浆机洗涤 尾浆经高浓除渣器除去渣粒 粗大纤维束后进入二段压力筛 二段压力筛进浆浓度控 制在 2 5 良浆被送回一段压力筛 尾浆进入三段振框式平筛 三段筛进浆浓度控 制在 1 0 良浆经除渣器后送二段压力筛进浆前 尾浆被送到 渣子排地沟 本筛选系统特点 一段压力筛通过技改换型 筛缝由 0 25 mm 改为 0 20 mm 提高了筛选效率 从芬兰奥斯龙公司引进了高效除渣器 RB300HD 共同使用能 10 32 有效除去细小沙粒和粗大纤维 减轻设备磨损 通过三段筛回收好纤维 降低浆料 流失 筛选流程封闭且十分紧凑 由于带压工作 不会导入空气 筛选无泡沫产生 2 4 未漂浆及其漂白特性 未漂浆及其漂白特性见表2 参照标准 标准编号 QB T 1679 一 1993 如表 2 表表 2 硫酸盐杨木未漂浆特性硫酸盐杨木未漂浆特性 规定 指标名称单位 A 等品B 等品C 等品 抗张指数 N m g 95 0 104 80 0 87 2 68 0 74 1 耐破指数 KPam2 g7 00 7 20 6 30 6 50 4 50 4 64 撕裂指数 mN m2 g13 0 11 6 12 0 10 7 11 0 9 80 卡伯值 35 0 4 0035 0 5 0035 0 8 00 1 0 5 0mm2的杂质 250400500 大于 5 0 mm2的杂质 不许有不许有不许有 1 5 5 0mm2的纤维束 100020003500 大于 5 0mm2的纤维束 mm2 500g 不许有不许有不许有 交货水分 20 020 020 0 2 5 漂白药品及其制备 药品 O2O2 2 5 1 二氧化氯的制备方法 11 32 ClO2 的制备方法主要有化学法和电解法两种 其中化学法又分为还原法和氧化法 以亚氯酸盐和氯酸盐为原料的化学法发生的技术已趋成熟 而以亚氯酸盐和氯酸 盐为原料的电解法发生技术正在发展中 甲醇法 该法是用甲醇为还原荆 使氯酸钠还原为 其中R8法是甲醇法应用 的典型 自1985年R 法在美国投产后 由于其具有一次性投资少 工艺操作简单 生 产效率高 运行成本低 产品气纯净等优点 现已得到了较为广泛的应用 该法一般 在硫酸浓度高 4 mol L 一定负压 13 3 161 Pa 和反应物沸腾温度 约70 C 下 进行 n NaCl03 n CH OH 约4 l 其主反应式如下 近几年我国广西 福建 内蒙等几家纸浆厂分别从加拿大和瑞典等国引进了R 法生产 工艺 总体运行效果较好 2 5 2 过氧化氢的制备 2 乙基蒽醌法 现在工业规模化生产主要方法是 2 乙基蒽醌 EAQ 法 2 乙基蒽醌在一定温 度压力在催化剂作用下和氢气反应生成2 乙基氢蒽醌 2 乙基氢蒽醌在一定温度 压力下与氧发生 氧化还原反应 2 乙基氢蒽醌还原生成 2 乙基蒽醌和过氧化氢 2 5 3 氧气的制备 12 32 工业上制备大量的氧气是采用分离液态空气的方法 其原理是利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的性质 蒸发液态空气时 氮气首先蒸 发出来 剩下的主要是氧气 此变化属于物理变化 工业上为了便于贮存 运输和使 用 常把氧气加压到 1 5 107 Pa 并贮存在钢瓶中 2 6 氧气脱木素及影响因素 如今 氧碱漂白 目前更普遍的说法 氧脱木素 已经成为一种工业化的成熟漂 白技术 未漂浆残余木素的1 3 1 2可以用氧在碱性条件下除去而不会引起纤维强度严 重的损失 而且废液中不含氯 可用于粗浆洗涤且洗涤液可送到碱回收系统处理和燃 烧 氧脱木素是漂白不可缺少的重要组成部分 也是大多数漂白的重要组成部分 成 为纸浆漂白技术的一个发展方向 20世纪80年代初 由于高效的中浓混合器和中浓浆泵的出现 使中浓氧脱木素实 现了工业化 并迅速得到发展 至1993年 中浓氧脱木素生产能力已经占总生产能力 的82 中浓氧脱木素的流程 粗浆经洗涤后加入NaOH或氧化白液落入低压蒸汽混合 器与蒸汽混合 然后用中浓浆泵送到高剪切中浓混合器 与氧均匀混合后进入反应器 底部 在升流式反应器反应后喷放 并洗涤 氧脱木素是高效清洁的漂白技术 其缺点之一是脱木素的选择性不够好 一般单 段的氧脱木素不超过50 否则会引起碳水化合物的严重降解 为了提高氧脱木素率 和改善脱木素选择性 目前的发展趋势是采用两段氧脱木素 段间进行洗涤 也可不 洗 化学品只在第一段加入 也可在两段分别加入 一般第一段采用高的碱浓度和氧 浓度 用量和压力 以达到较高的脱木素率 但温度较低 反应时间较短 以防止纸 浆粘度的下降 第二段的主要作用是抽提 化学品浓度较低 而温度较高 时间也较 长 与传统CEH漂白相比 改一段氧脱木素为两段中浓氧脱木素 氧脱木素 Eo 可以显 著的提高木素脱除率 改善氧脱木素的效果 过氧酸预处理对杨木硫酸盐浆有明显的脱木素作用 而对粘度却几乎没有影响 另外 浆料经过过氧酸预处理后 白度有所增加 由于预处理过程中 脂肪族双键的部分羟 基化作用 素及木素碎片被部分地脱除或破坏其结构 以及其它的由于过氧酸与木素 之间发生了化学反应 从而改变了木素的结构 减少或破坏了木素中的发色基团 13 32 浆料经过氧酸溶液预处理 氧脱木素后浆料的卡伯值降低 脱木素程度增加 白度也 有所提高 而且随着过氧酸用量的增加 效果也越发明显 这是因为过氧酸处理不仅 本身具有脱除木素和漂白的作用 而且还对浆料有一定的 活化 作用 能增加后续 H2O2 漂段的漂白效率 1 现在O2脱木素已经成为十分成熟的漂白技术 2 未漂浆残余木素的1 2 2 3可以用O2在碱性条件下除去而不会引起纤维强度严 重的损失 且废液中不含氯 可用于粗浆洗涤 送碱回收燃烧 3 两段氧脱的脱木素率可达60 70 且脱木素选择性较好 漂白浆的强度较高 脱木素成本低 4 采用氧脱木素技术 可使漂白废液中BOD和COD降低40 70 色度降低75 85 AOX含量大幅度下降 氧脱木素的影响因素主要有用碱量 反应的温度和时间 氧压 浆浓和添加保护 剂等 1 用碱量 用碱量对氧脱木素初始阶段和后续阶段的脱木素和碳水化合物降解有密切的关系 提高碱的用量 脱木素加速 碳水化合物降解也加快 因此 用碱量高 卡伯值低 纸浆粘度和得率也随之降低 用碱量应根据浆种和氧脱木素其他条件而定 一般为 2 5 2 来浆携带的C0D量 低而稳定的COD携带量对氧脱木素段的选择性来说是必要的 在氧脱木素前使用 置换压榨洗浆机 其高而稳定的出浆浓度可保证进入氧脱木素段的纸浆的COD携 带量低 可满足氧脱木素段所要求的洗净度 3 氧气与纸浆的高效混合 中浓混合至关重要 为了获得氧气与纸浆悬浮液的高效混合 一是需要对持续加入 的氧气进行初步离散使其产生较大的界面 二是需要使氧气与纸浆混合均匀 4 纸浆浓度 单靠有效混合并不能取得氧脱木素段的良好性能 氧气扩散到纸浆悬浮液后 重要 的是纤维网络的强度在浆流人氧脱木素塔时应足以保持氧气扩散 纤维网络的强度 与纸浆浓度有关 根据实践经验 为了保持氧脱木素的良好性能 纸浆浓度需高于 1O 9 5 11 13 较为合适 若浆浓较低 则氧气更趋于聚合 使界面面积减少 14 32 而且 浆浓低于1O 时 更容易出现沟流现象 5 适当的用碱量和终点pH 值 氧脱木素段氢氧化钠消耗经验值 硬度每降低1卡伯值 每吨纸浆约耗氢氧化钠1 kg 用碱量对氧脱木素初始阶段和后续阶段的脱木素和碳水化合物降解都有密切的 关系 用碱量高 脱木素速度快 脱水化合物降解也快 用碱量应根据浆种及氧脱 木素的其他条件而定 避免用过量的碱 一般应在2 9 6 5 之间 终点pH 值在 1O 12较为合适 氧脱木素时的碱浓取决于用碱量和纸浆浓度 在其他条件不变 的条件下 提高碱浓可以提高反应速度 表现在脱木素快 而碳水化合物降解也快 加入氢氧化钠以控制脱木素程度 脱木素过程在开始阶段非常迅速 然后很快减慢 快速的阶段不到30 min即告完成 在开始阶段后期 脱木素的程度主要取决于氢氧 化钠的加入量 6 停留时间 大部分氧化反应可在30min内完成 延长时间作用不大 反应时间越长 脱木素量 将增加 但是 碳水化合物的降解也越严重 因此 反应时间一般应在lh之内 7 反应温度 氧脱木素时的温度影响脱木素的速率 温度越高 硬度降低速度越大 此外 氧脱 木索时用碱量不同 对升高温度的影响也不同 用碱量越高 对升高温度的影响越 大 表现在纸浆硬度下降越快 生产上一般采用的温度范围为9O 120 提高温 度可增加开始阶段的脱木素程度 但并不显著增加后期脱木素速度 8 氧气压力 用量和纯度 只要反应时保持足够的氧压 用氧量无多大的影响 一般生产时在0 588 1 17MPa压力下 耗氧量约2 利用空气也能漂白 但压力要加大至2 45 5 88MPa 氧气的纯度最好达到99 9 氧气分压及总的压力对脱木素控制不起 作用 为了取得高效的脱木素作用 在反应时间内必须有过量的氧 氧气的分压与 脱木素速率有一定的关系 氧压越高 脱木素效率越大 但碳水化合物的降解也越 大 因此生产上使用的氧压为0 588 1 17MPa 通常在0 98MPa 9 添加剂的保护作用 为了避免重金属离子 如Mg Fe 对碳水化合物的催化降解影响 需要在氧脱木素前 增加镁盐保护剂保护纸浆的纤维素 纸浆的黏度降解由于加入镁化合物而减少 镁 盐添加剂的保护效果随脱木素程度的提高而增强 纸浆悬浮液中形成的重金属离子 15 32 与氢氧化镁一起沉淀 因而使氧的催化分解作用降低 同时 可以加入其他添加剂 如甲醛 乙二胺四醋酸等 以免纤维素降解 添加Mg 后 得率增加了 白度提高 了 纸浆的裂断长和撕裂因子也都有所改善 由于MgCO 的溶解度很低 故需较 高的浓度以保证足够的保护作用 一般采用溶解度高MgSO4 但MgSO4 在碱性条 件下会产生Mg OH 沉淀 从而降低碱的浓度 因此采用镁的络合物的效果较好 因为它在操作时不会产生沉淀 由于镁络合物的效率很高 所以只要添加很少 0 03 0 05 Mg 对浆就能达到目的 用量再增加 作用也不会增大 10 氧脱木素后的洗涤 从经济和环境方面考虑 必须把氧脱木素后溶解的有机物彻底从纸浆中洗出 并与 蒸煮黑液一起回收 洗涤是为了下一次蒸煮准备化学品而回收无机物的一种手段 洗涤对回收溶解的木材物质的热能也很重要 近年来 降低污染显然已成为制浆造 纸生产需要考虑的头等大事 因此洗涤效率显得尤为重要 因为溶解的有机物携带 量会大大增加漂白剂用量和从漂白车间排出的废水污染物质含量 2 7 各段漂白影响因素 本设计采用 X D1 EOP P轻ECF三段漂流程 16 32 2 7 1过氧化氢脱木素的影响因素 1 pH值 pH值为10 5 11 5是典型的过氧化氢应用范围 较高的pH值用在金属含量较低和有大 量木素存在的情况 2温度 增加温度将加速过氧化氢的反应和增加可能的漂白反应 同时分解反应也被加速 因 此当增加温度时必须除去金属 典型的增强过氧化氢萃取段的温度是65 800C 为了 增加过氧化氢的作用和运行在更强的氧化抽提段 温度提高到90 95 特别设计的高 压过氧化氢阶段可在100 150 下运行 3时间 反应动力学决定着过氧化氢的消耗速率 适当的工艺条件能提供更大的选择性和高效 的漂白反应 漂白时间常常是由设备和生产率确定的 图2表示漂白时间和温度对漂白 反应的影响 4纸浆浓度 通常增加纸浆浓度会改进漂白性能 而适当化学品混合是增加纸浆浓度的一个关键性 的问题 多相传导现象决定了纸浆的浓度 5加用量 在给定工艺条件下漂白反应中所能有效地消耗多少化学品来确定过氧化氢的最佳用量 EOP段的典型用量是0 3 0 5 在第二抽提段的过氧化氢的用量为0 05 0 2 对浆 已经设计出PO段高效率地使用过氧化氢的用量为1 0 2 5 对浆 图4为在TCF硫酸盐浆增白中过氧化氢用量的影响 6金属的除去 除去过渡金属离子能减少对分解反应的影响 7 材种和浆种 2 7 2二氧化氯漂工艺优势 二氧化氯作为一种广谱 高效 无毒的消毒剂 世界卫生组织 WHO 确认二氧化氯为 AI 级安全消毒剂 它作为漂白剂 本身性能柔和 不损伤纤维 能彻底去色素和杂质 漂白后的纸浆白度高 不泛黄 尘埃点易脱色 不透明性好 纸浆得率高 而且纸浆 漂白液中不含有致癌的有机氯化物 迄今为止 人们还没能找到一种从成本 纸浆白 度与强度超过二氧化氯的更理想的替代品 以亚氯 酸盐和氯酸盐为原料的化学法发生二氧化氯已趋于成熟 采用的新工艺和新技术 采用二氧化氯漂液的生产成本基本上与三段漂白持平 从 整体上讲 使用二氧化氯漂白 应综合考虑其效益 不能只注意经济效益 实际上对 企业更重要的效益是社会效益 以下为二氧化氯漂白的经济和社会效益情况 17 32 1 使用二氧化氯漂白可以节省水约 I 3 2 因避免了纤维素的过渡降解 漂白浆得率提高 按吨浆 50kg 计 每吨浆按 2000 元计算 日产 100 吨浆的生产线每日可多出干浆 5 吨 计 10000 元 年节约资金 300 余万元 3 因中段水色度 下降 7096 COD 下降 50 以上 和 h0X 下降 6096 的降低 可使废水处理费用减少 4 因不使用元素氯 产生的有毒氯化有机物大大减少 漂白废水排放量减少 I 3 左右 5 对木素和色素的选择性氧化能力强 对纤维素损伤小 即脱木素选择性强 漂白 后纸浆白度高 返黄少 浆强度好 污染较轻 二氧化氯漂白的影响因素 1 的用量 2 PH 最佳的漂中 PH 值为 3 5 4 0 在此范围漂白 纸浆白度最高 有效氯损失最小 3 温度 漂白的代表性温度是 70 度 在用量一定的情况下 提高温度 可以提高百度 但残氯减少 为了提高漂白效率 缩短漂白时间 并有利于浆中烯糖醛酸的脱除 工 业生产已有采用高温 90 95 度 二氧化氯漂白 4 漂白时间 C1O2 反应速度快 开始 5min 可消耗 75 C1O2 白度很快提高 其后速度变慢 漂白 时间 4h 白度达最高值 5 浆浓 通常为 10 12 浆浓低 加热蒸汽耗量大 废液排放量大浓度在 10 16 之间对 C1O2 漂白反应和漂白效率几乎没有影响通常为 1010 12 12 6 氯气的影响 某些方法制备的 C1O2 中含有 C12 其量一般不超过 C1O2 量的 10 这种氯量的存在 对 C1O2 漂白效率和纸浆强度影响很小 但会使调节漂白 pH 值所需碱量增加 并影响 废水中污染物的性质和数量 2 7 3 D1段 在二氧化氯漂白之前选择选择加入木聚糖酶预处理 18 32 2 7 3 1 木聚糖酶预处理优点 80 年代中期 人们首次发现木聚糖酶有助于木质素的溶出并可以减少漂白时化学试剂 的用量 其后国内外科研工作者对木聚糖酶 漆酶 过氧化物酶用于纸浆漂白进行了 广泛的研究 并取得了较大的进展 应用酶对纸浆预漂白 可降低生产成本 减少 漂白废水的排放量 减轻对环境的污染 因此具有十分诱人的发展前景 木聚糖酶能渗透进入纸浆纤维微孔中 作用于纤维表面和内部 活化作用明显 生产 成本较低 适应性强 为工业化应用的半纤维素酶 木聚糖酶辅助漂白原理 木聚糖酶辅助漂白的主要作用是置于流程前段 氧脱之后 辅助漂白过程中木素脱 除 木聚糖酶优点 1 KP 法蒸煮 有部分木聚糖沉积在纤维表面 限制漂白过程中木素的脱除 木聚 糖酶能催化水解沉积在纤维表面的木聚糖 使之溶出 使纤维表面产生更多孔隙 有利于木素在后续漂白段除去 LCC 结构中木素 半纤维素连接断 2 裂 LCC 分子变小溶出 并使 LCC 连接的残余木素释放出来 利于在其后漂白 过程中脱除 3 木聚糖酶催化细胞壁中木聚糖降解溶出 使其截留的木素容易扩散到纤维外 上述作用使纸浆漂白性能改善 达到减少后续漂白化学漂剂用量 提高白度 降低污 染的目的 2 7 3 2 木聚糖酶对杨木硫酸盐浆处理的最佳条件 1 酶用量 5 U g 1 2 温度 50 3 时间 90 m in 4 pH 6 0 5 浆浓 8 2 7 4 EOP段 在氧化 溶解去除残留木素的活化分解的多段漂白工艺中 碱抽提是重点 碱抽提的 作用是去除前一段漂白中氧化处理的可溶性木素 以及活化残留的木素从而进行下一 步的氧化处理 纸浆经过二氧化氯氧化处理后 很大一部分木素仍然残留在纸浆中 因为木素需要在酸性条件下才能溶解 因此 酸碱交替处理才能更好地提高氧化后木 素的溶解性 然而 酸法氧化处理并不能去除纸浆中的全部木素 因为它会改变木素 19 32 的结构 产生一些不利于氧化处理的不稳定基团 而且这些基团在下一段的碱抽提中 能够被再次活化 碱抽提效率的提高可以通过增加碱用量来实现 但是过高的用碱量 会使成本增加 因此 为了提高碱抽提的效率 常采用加入氧化剂过氧化氢的办法 2 7 4 1 氧化剂过氧化氢碱抽提的优势 1 减少污染 如降低色度 COD BOD 和 AOX 2 与单纯的碱抽提相比 氧强化碱抽提可以降低卡伯值 而不会明显影响纸浆黏 度 3 过氧化氢增强抽提还具有高效和低成本的优点 4 过氧化氢主要是通过增白微量的木素来提高白度 2 7 4 2 过氧化氢碱抽提工艺条件 1 用碱量 用碱量取决于制浆方法 末漂浆的硬度和氯化用氯量等 KP 浆碱处理段用碱量为氯化 段用氯量 1 2 左右 2 温度 提高温度可提高氯化木素溶解速度和溶解量 但温度高 热量消耗大 并增加碳水 化合物溶出 一般碱处理温度 60 80 3 时间 时间受用碱量 温度和浆浓制约 提高温度可缩短时间 碱处理时间一般 60 90min 4 浆浓 纸浆浓度一般为 8 15 浓度提高 可节省蒸汽 碱浓度高 反应也快 可缩小碱处理塔容积 减少废液排 放量 2 7 5 P段 H2O2用于漂白化学浆 用于多段漂白最后一段 提高白度 并改善纸浆白度稳定性 硫酸盐阔叶木浆在一定条件下漂至高白度时可能会表现出较差的白度稳定性 这一问 题的原因还无法确定 因此也还没有较好的解决方法 环境因素如紫外光 温度和湿 度所引起的浆料中残余木素 己烯糖醛酸和氧化碳水化合物的反应被认为是返黄的主 要原因 由此可知 漂白浆料的化学性质对浆料白度稳定性有很大影响 20 32 浆料的卡伯值与返黄值之间不存在相关性 以 P 漂白为终段的漂白浆料卡伯值最高 但返黄值最低 同样 浆料白度稳定性和己烯糖醛酸含量之间也没有明确的相关性 事实上 以 P 漂白为终段漂白的浆料比以 D 漂白为终段漂白的浆料的己烯糖醛酸含量 高且白度稳定性好 2 7 5 1 终段 P 漂的优势 1 去除了来自于碳水化合物和木素的还原性基团 如纤维素和木聚糖的氧化降解 产物 在 D 段生成但未完全去除的对位和邻位醌型结构 它们会与己烯糖醛酸反 应 增加返黄程度 也就是说 己烯糖醛酸只有在己烯糖醛酸只有在浆中含有足够 还原性基团时才对浆料返黄值有影响 而 D 漂白浆料中的对位醌型结构含量要比 P 漂白浆料的多 终段为 P 漂白的浆料的还原性基团含量和返黄值都比终段为 D 漂 白的低 2 用次氯酸盐漂白生产精制浆的成本为 147 29 元 t H2O2漂白的单位成本为 103 14 元 t 单位成本下降 44 15 元 t 3 P 漂取代 D 漂更环保 更绿色 漂夜单位成本分析漂夜单位成本分析 2 7 5 2 P 漂的工艺条件 1 H2O2 用量 化学浆多段漂白 若仅有一段 H2O2漂白 一般 H2O2用量不超过 2 5 2 漂白温度 提高温度 利于缩短时间 增加纸浆白度 时间过长 残余 H2O2 耗尽 发生 碱性变暗 引起纸浆白度降低常压下最高漂白温度 90 压力下 温度不超过 130 21 32 3 PH 为保证漂液中有必要 HOO 浓度 须有足够碱度 pH 值过低 漂白速度减 慢 碱度过高 H2O2电离速度过快会造成无效损失起始 pH 值 10 5 11 0 漂终有 10 20 残余 H2O2 漂终 pH 值 9 0 10 0 时 漂白效果较好 4 浆浓 采用中浓漂白 5 采用 EDTA 螯合处理 H2O2漂白必须控制浆中金属离子分布 尽量去除过渡金 属离子而保留适量碱土金属离子 3 工艺参数和定额选取 表表 3 年产年产 30 万吨漂白杨木万吨漂白杨木 KP 浆生产的有关定额和技术数据浆生产的有关定额和技术数据 序号指标名称单位定额 1 杨木浆水分 15 2 DD 洗浆机进浆浓度 1 0 3 DD 洗浆机出浆浓度 8 4 浆池贮浆浓 3 8 5 振框平筛浆浓 1 0 6 一段压力筛进浆浓度 2 8 7 二段压力筛进浆浓度 2 5 8 压榨洗浆机进浆浓度 3 0 9 压榨洗浆机出浆浓度 13 22 32 10 锥形除渣器进浆浓度 0 5 11 锥形除渣器尾浆率 20 12 氧脱用氧纯度 99 8 13 氧脱浆浓 12 14 氧脱温度 100 15 氧气用量 2 5 16 D1段时间 H2 17 D1段温度 90 18 D1段浆浓 10 19 D1段 C102用量kg t 浆 30 20 E OP 段时间 Min60 21 木聚糖酶用量 U g 15 22 X 处理时间 min90 23 X 处理浆浓 8 24 E OP 段温度 70 25 E OP 段纸浆浓度 9 5 26 E OP 段用碱量 1 25 27 E OP 段氧气用量 0 6 28 E OP 段氧气压力 Mpa0 9 29 E OP 段纸浆白度 ISO65 30 E OP 段终点 pH 值 11 28 E OP 段 H2O2用量 0 1 29 P 段时间 Min200 30 P 段温度 90 31P 段H2O2用量 2 5 32 P 段终点 pH 值 9 33 P 段纸浆浓度 10 34 EDTA 用量 0 2 35 Q 处理时间 H1 23 32 36 Q 处理 PH 6 37 Q 处理温度 90 4 主要设备选择 4 1 洗涤设备的选取 4 1 1 衡量洗涤设备的主要经济技术指标 1 1 黑液的提取率与提取黑液浓度 提取率要高 黑液浓度也要高 2 2 洗涤损失与浆的洗净度 提高洁净度 减少损失 Carry over 3 3 纤维流失 减少纤维流失 纸浆洗涤设备种类很多 分类方法也不统一 如 高浓洗涤设备和低浓洗涤设备 间 歇洗涤设备和连续洗涤设备 鼓式 带式 辊式和多盘式洗浆设备 4 1 2 各种洗涤设备的比较 1 鼓式真空洗浆机 特点 成熟可靠 操作方便 洗净度高 占地面积大 需安装在 10m 以上楼层高度 24 32 产生泡沫 散发恶臭气体 2 压力洗浆机 与真空洗浆机区别 压力洗浆机是利用洗鼓外风压对洗鼓网面上浆层进行压力 过滤洗浆 优点 密封性好 不产生泡沫 不会因洗涤水温高而产生汽化 提取废液温度 可达 95 不需要安装在高层楼面 缺点 动力消耗大 浆种适应性不如真空洗浆机 不宜草浆洗涤 较多用于洗 涤木浆 3 DD 洗浆机 特点 洗涤效率高 占地面积小 自动化程度高 是一种新型洗浆设备 结构特点 好象把水平带式洗浆机弯成鼓式 一台设备可实现 4 段逆流洗 带式洗浆机 特点 效率高 结构筒单 操作方便 投资省 缺点 洗涤草浆存在黑液浓度低 边上浆洗净度较差 4 扩散洗涤器 特点 设备封闭 不产生泡沫 占地少 能耗低 洗涤效率高 结构复杂 投 资大 4 1 3 洗浆机的选择 本设计选用DD洗浆机 置换压榨洗浆机 它们主要通过对被洗浆料的多段 2 4段 逆流稀释 浓缩 以及伴随进行的扩散过程洗涤浆料 提取黑液 在上述基本洗浆过 程中 还附加一部分置换过程 以提高系统的洗涤和提取效果 DDDD洗浆机洗浆机 25 32 4 2 筛选设备的选择 4 21 除节机 生产能力为40 200t d 筛选浓度为1 5 3 5 用于喷方仓之后 洗浆 筛选设备之前 分离粗 浆中的节子 砂石 铁渣等杂质 使后续洗浆设 备布浆均匀 该设备采用固定翼片 旋转筛鼓结 构 利用高速旋转筛鼓产生的高强离心力将重杂 质抛向外围 有效去除粗浆中的节子 砂石 铁 渣等杂质 且筛鼓不易堵塞 粗浆在封闭的壳体 内筛选 能保持浆料较高温度 该设备具有筛浆 浓度高 除节效果好 吨浆耗电低 纤维流失少 等优点 是粗浆进入洗涤工段之前理想的除节设 备 4 2 2 压力筛 二段压力筛 l台 型号ModuScreen FT30 面积1 3 m2 筛缝0 25 mm 配套电机 132 kW 三段压力筛 1台 型号ModuScreen FT20 面积 o 7 m2 筛缝0 25 am 配套电机75 kW 通过量为45 350t d 筛选浓度为1 5 3 5 用于化学浆或半化学浆的热筛选 该系列设备为外流式中浓压力筛 采用封闭型转 子 切线溢流进浆 筛鼓上部设有堰板 避免重 杂质进入筛鼓 积存堰板外围的重杂质通过重杂 质排出口定期排出 筛选过程中产生的轻杂质由 壳体顶部的轻杂质出口排出 该系列设备凡与浆料接触部分均采用不锈钢材料 制造 具有使用寿命长 适用范围广 筛选效率 高 通过量大 维修方便等特点 26 32 4 2 3 液体过滤压力筛 过滤能力为100一350m3 h 滤后液体纤维含量 60mg L 用于草浆碱回收工程的黑液过滤或其他废水废 液的净化 该设备采用微孔过滤筛鼓 特殊结 构转鼓 在筛鼓上方设有堰板 黑液沿切线方 向被泵入液体过滤压力筛 溢过堰板 螺旋流 入筛鼓 在离心力的作用下 重杂质甩向壳体 内壁 沉积在沉渣槽内 定期由重杂质口排出 在压差和高速旋转的转鼓作用下 黑液通过筛 鼓得到过滤 净化 由出液口排出 纤维继续 向下运动 由底部的纤维出口排 放 该设备与黑液接触的零部件均采用不锈钢 材料制造 该设备具有过滤能力大 热量散失 少 滤液洁净度高 转鼓不挂纤维 操作使用 方便等优点 是替代传统圆网式液体过滤机的更新换代产品 4 4 4 振框式平筛 生产能力为45 60L d 筛选浓度为1 2一1 5 该设备采用不锈钢平底筛板和气封室结构 工作时激振器使密封在气封室内的空气产 生压力脉冲 既可保持筛板清洁畅通 又可减轻筛板和基础所承受的冲击负荷 上部 设有不锈钢汽罩 可减少热气外逸 保持浆温 改善操作环境 具有生产能力大 筛 选效率高 动力消耗低 安装维修方便等优点 4 3 净化设备的选择 27 32 高 中 浓除渣器 除节精选联合筛 1台 型号ModuScreen rrK6 上部除节孔筛6s mm 下部精筛缝宽 0 25 mill 配套电机400 kW 通过量为800 120001 rain 处理浓度1 2 1 5 用于去除浆料中的各类重杂质 是制浆生产线中不可缺少的设备 该设备利 用涡流离心原理高效净化浆料 涡流产生的离心力使重杂质集中在银管内侧 在下沉 过程中与浆料分离 落入沉渣罐中 经高压水淘洗后定期排出 该设备与浆料接触的 部分采用不锈钢或耐磨陶瓷材料制造 耐酸 耐磨 耐腐蚀 其特殊的结构形式适用 中浓和高浓操作 除渣效果好 纤维流失少 无需动力配置 使用方便可靠 排渣方 式分手动和自动两种形式 自动排渣采用PLC控制 4 4 中浓浆泵的选择 选用由美国 Mobile 公司和 Irish Associates 公司合作设计出的一种输送中浓纸浆 的装置 该装置提供了一个低速的机械装置来引流 该引流装置有两个搅拌叶轮 一 个电机和一个减速器 而且 在引流部分还有水腿 即一个倾斜的底部 引流装置是 独立操作的 不受泵的限制 这样 其转速就可根据输送纸浆的需要 达到最优化 其 中第一个搅拌器用来改变浆流的物理流变特性即半固体型非流动 性特性 而它就是采 用特殊的叶片直径和斜度 通过产生局部的剪切力来实现的 第二个叶轮与第一个叶 轮不同 也具有特殊的叶片直径和斜度 主要是提供剪切 力给纸浆 这样就使纸浆流 体化 从而大大降低了纸浆的粘度 在这种流态下 该引流装置就可将所需量和浓度 的纸浆输送到泵的吸入口 引流装置和泵的操作相互独立就可根据需要随时调节处于 宾汉型纸浆的