制浆技术的发展状况.ppt

1、h,1,第三讲,制浆技术的发展状况,h,2,一、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。,h,3,1、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。,h,4,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

2、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，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。,h,5,2、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(Kuae

3、ner)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。,h,6,h,7,20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。

4、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。,h,8,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

5、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(Compact Cooking)技术,h,9,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。,h,10,h,11,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

6、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 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%。,h,12,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

7、高，漂白的化学药品用量减少； (4)蒸煮用碱量降低。,h,13,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 Bin)，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。,h,14,3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。,h

8、,15,（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）,h,16,（2）封闭筛选技术,h,17,（2）封闭筛选技术,鼓式机-封闭筛选流程,h,18,（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。,h,19,（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

9、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%。,h,20,（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,h,21,（3）滤液逆流洗涤技术,h,22,4、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

10、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。,h,23,（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),h,24,（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,h,25,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,h,26,（2）中浓纸浆无元素氯漂白技术（称E

11、CF漂白）,以二氧化氯漂白为主的技术,h,27,（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%,h,28,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

12、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。,h,29,（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。,h,30,（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

13、流漂白塔9-洗涤浓缩机,漂白剂,h,31,（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,h,32,（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 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,h,33,（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,h,34

14、,（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%,h,35,（3）中高浓纸浆全无氯漂白技术（称TCF漂白）,以过氧化氢漂白为主的技术,h,36,（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

15、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,h,37,（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,h,38,5、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

16、内)也初露端倪，更多地扮演增浓器的角色。,h,39,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。,h,40,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详细的技术经济评估。 为适应高浓度黑液的处理，一些新

17、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。,h,41,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。,h,42,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。绿液过滤、绿液冷却、白液过滤、白液

18、后处理等设备也应运而生，取代了传统的重力式澄清设备。,h,43,在碱回收系统处理硫酸盐浆厂产生的低浓臭气与高浓臭气的工艺和设备已日臻完善，彻底解决硫酸盐浆厂产生的低浓臭气与高浓臭气的工艺和设备已日臻完善，彻底解决硫酸盐浆厂产生的臭气距离现实已不再遥远。,h,44,由于制浆生产线的节能技术，以及碱回收炉热效率的提高，硫酸盐木浆厂的碱回收炉所产高温高压过热蒸汽，经过抽汽冷凝发电机组发电及所产工艺用汽已能满足全厂热电的量。树皮木质等废料锅炉的产汽发电则是额外的可卖给过公共电网。,h,45,白泥脱水技术已得到飞速发展，80-90的白干度已成为现实(白泥残碱0.1)。这使得现代石灰窑在很高的热效率下运行

19、，吨灰油耗仅为150公斤吨。除常用的白泥预挂过滤机外，真空盘式过滤机也有用于白泥过滤的生产实例。,h,46,非木浆蒸煮黑液高效碱回收技术,非木浆黑液高效碱回收技术的研究重点： 非木浆黑液的高浓蒸发 降低非木浆高浓黑液的粘度，解决输送问题 如何消除非木浆黑液碱回收系统的二次污染 如何提高碱回收系统的自动化控制水平,h,47,二、机械浆,机械浆技术的研究和最新技术进步的二个主要目的是：降低磨浆电耗；提高浆料性能，如强度性能、光学性能、适印性等。 近年来已在工业生产上应用的新技术有：RT/RTS-TMP工艺和P-RC制浆工艺。,h,48,（1）超高得率制浆技术（APMP）,APMP制浆技术是目前先进

20、的高得率制浆技术，它是在BCTMP基础上发展起来的，不但消除了BCTMP的能耗高、排放的废水具有硫的化合物的缺点，而且纸张质量更好。 我国已在速成材，如杨木、桉木等的APMP技术上取得重大进展，用于生产新闻纸、文化用纸。,h,49,Chips after screening and washing,Drying or PM,Latency or screening,Residual peroxide recycle,Fresh bleaching chemicals,Disc Filter,APS 1,APS 2,Impregnation,Preheater,Pri. refiner,Sec.

21、 refiner,Latency chest,Cyclone,Cyclone,Pri. screen,Sec. Screen,Rej. refiner,Storage tank,1st bleaching tower,2nd bleaching tower,HC tank,Pressate tank,Press,Press,Press,Rej. press,Multi-stage cleaners,Sodium sulphite,Typical BCTMP Process,h,50,Chips after screening and washing,APS 1,APS 2,1st Impreg

22、nation,APS 3,2nd Impregnation,APS 4,3rd Impregnation,Pri. refiner,Sec. refiner,Disc Filter,Pri. screen,Sec. Screen,Rej. refiner,PM,HC tank,Latency or screening,Multi-stage cleaners,Latency chest,Rej. press,Press,DTPA,Alkaline peroxide,Alkaline peroxide,Typical APP/APMP Process,h,51,木片,#1汽蒸仓,木片洗涤器,双螺

23、旋脱水机,#2汽蒸仓,分料螺旋,螺旋挤压机,浸渍机,反应仓,第二浸渍机,第二反应仓,磨浆机,高浓浆塔,磨浆机,消潜浆池,压力筛,多圆盘浓缩机,双网挤浆机,浆渣磨浆机,锥形除砂器,螺旋脱水机,浆渣,药液,第二螺旋挤压机,浆送浆板车间,h,52,（1）超高得率制浆技术（APMP）,h,53,（1）超高得率制浆技术（APMP）,APMP目前还需研究的问题 1.磨浆及打浆的控制 2.H2O2预处理工艺及助剂的研究 3.非木原料APMP技术研究 4.磨浆后的消潜处理,h,54,2PRC制浆工艺,PRC是在APMP基础上进一步发展，主要用于阔叶木的技术，其要点是(1)比较缓和地预处理(P)，过氧化物药液浸

24、渍纤维原料；(2)部分化学药品在盘磨机内进化行学处理(RC)，进行部分或大部漂白反应；(3)在第一段磨浆后设高浓停留段，完成剩余的漂白反应。P-RC浆的可漂性和光学性能优于APMP浆，并有很好的强度和厚度。,h,55,Chips after screening and washing,APS 1,APS 2,1st Impregnation,APS 3,2nd Impregnation,Pri. refiner,Sec. refiner,Screw press,Pri. screen,Sec. Screen,Rej. refiner,PM,HC tank,Latency or screenin

25、g,Latency chest,Rej. press,Press,DTPA,Alkaline peroxide,HC bleaching tank,Alkaline peroxide,Typical PRC Process,h,56,高得率制浆生产工艺,h,57,高得率制浆生产工艺差异,生产工艺,漂白,漂白位置,磨浆后漂白塔,浆,木片及浆,木片,BCTMP,APMP/APP,PRC,木片浸渍段,木片浸渍段 一段磨浆 二段磨浆间高浓漂塔,h,58,浸渍段化学药品的作用,亚硫酸钠 磺化木片以获得更好的细纤维化 漂白木片 氢氧化钠 漂白木片 润胀木片,h,59,磨浆能耗,磨浆能耗随浸渍段亚硫酸盐用量

26、的增加而增加 Decreasing shive and improving pulp quality 磨浆能耗随浸渍段用碱量的增加而降低 Increasing shive and reducing fiber surface development BCTMP APMP和PRC,h,60,漂白效率,APMP/APP 的漂白效率低于BCTMP 化学药液不易渗透进入木片，或较难浸渍至木片中心 木片中金属离子 使过氧化氢易于分解 木材中可溶物和胶状有机物质干扰漂白 PRC的漂白效率在 APP/APMP和BCTMP间 PRC也有同样如上所述导致APP/APMP漂白效率低的因素存在 磨浆过程中的高温高压

27、将加速过氧化氢的分解 没有漂白后残余过氧化氢的回收再利用,h,61,影响浆料性能的因素,化学处理（木片预处理和漂白）程度 浆料强度 白度 磨浆能耗 游离度 纤维的分丝帚化,h,62,浆料的物理性能(加拿大杨木),h,63,经济白度,BCTMP Softwood: 80% ISO Hardwood: 85% ISO APP/APMP Below 75% ISO PRC Softwood: below 80% ISO Hardwood: 85% ISO,h,64,纤维的分丝帚化及其表面性能,BCTMP,PRC,h,65,白杨高得率浆纤维粗糙度 (FQA),h,66,生产工艺适用性,BCTMP CS

28、F: 100 - 600 ml Flexible APP/APMP Low freeness Low brightness PRC Low freeness SW: brightness below 80% HW: 85% (?),h,67,HYP Bridging Quality Gap Between Mechanical Pulps and Chemical Pulps,Brightness,Pulp Strength and Manufacturing Cost,Opacity, Smoothness Bulk (except for HYP),h,68,1RTRTSTMP工艺 该技术

29、由RT和RTS两部分组成。 RTS的技术要点是用比较高压力的蒸汽(压力由传统的0.2-0.3兆帕提高到0.5-0.6兆帕)加热，使温度略高于木素的玻璃转化温度，并把停留时间缩短到5-20秒，即进入高速圆盘磨浆。圆盘磨的转速由传统向1500转/分提高到2800转/分。技术的改进使磨浆能耗降低15-20，浆的光学性能提高，浆料的纤维束含量可降低35，细小纤维的含量减少，减少了纸机上掉毛的倾向，纤维细胞壁的分离更充分，细胞的厚度更薄。因此纤维的粗造度和软度却有改善，做成的印刷纸的表面性能相应提高。若磨浆能耗不高，则浆的强度可以提高。,h,69,RT技术则是在RTS前面再加一个木片预处理，先常压汽蒸，

30、再用0.15兆帕蒸汽加热，再用压缩比高达5:1的螺旋挤压机处理。结果是磨浆的总电耗(含预处理电耗)再降低10，并使浆的抽提物含量大大降低。 RTS技术的下一步发展称作RTS2，即在第二段磨浆机也用RTS技术，这样可使电耗再降300千瓦时/吨，以上的技术主要用于针叶木。,h,70,三 二次纤维,2000年12月日本造纸工业协会和国际贸易工业部提出新的目标，要求到2005年废纸回收利用率达到60，也就是“回收60。 二次纤维用量的增长，主要依靠废纸处理技术的发展，如分级、浮选、洗涤、筛分、净化、热分散、漂白等等。,h,71,今天废纸已经是文化用纸、包装纸和纸板，以及薄页纸生产不可缺少的原料，并且已

31、有利用纸生产的漂白商品浆。德国造纸业通过采用先进技术，可以利用100废纸生产优质新闻纸和SC-B级纸，并可以废纸浆、机械浆和少量化学浆生产LWC纸，实现了以低级原料生产高级纸张的的目的。这也是当前先进造纸国家总的发展趋势。,h,72,二次纤维利用的增长势头也给原料的质量带来了负面的影响。因此二次纤维的质量也需要不断提高，这主要是寄希望于性能更为优良的废纸处理设备和化学品，能制备高质量的废纸浆，以满足最终产品越来越高的性能要求。,h,73,（6）高效的废纸脱墨技术,用于废新闻纸的脱墨系统,废纸,碎浆,粗筛,预浮选,除渣,精筛,圆盘过滤器,压榨洗浆,热分散,过氧化氢漂白,储存塔,澄清,尾渣处理,淤泥处理,废水,废水,h,74,用于办公废纸脱墨系统,h,75,h,76,h,77,h,78,(四)环境保护,由于各国政府的高度重视以及制浆造纸业界的不断努力，在过去的三十年来世界制浆造纸技术及其污染的治理技术有了很大的进步，对空气和水的污染已经极大的减少，运出厂外填埋的固体废弃物越来越少，造纸工业基本上达到了清洁生