制漿造紙技術(shù)之蒸煮、氧脫木素、漂白課件

1、目錄目錄1.2 蒸煮1.3 氧脫木素1.4 漂白1.2 1.2 蒸煮蒸煮 蒸煮過程分為不同的階段，包括木材原料的裝鍋，送液，升溫至蒸煮溫度，最終蒸煮和余熱回收后漿料的排出。蒸煮這一章節(jié)會對現(xiàn)代化蒸煮器的幾個蒸煮階段做詳細介紹。 下面舉一個硫酸鹽法蒸煮系統(tǒng)藥液平衡的例子，來 說明傳統(tǒng)間歇式蒸煮器和現(xiàn)代化的改良間歇蒸煮器間的差異，單位是立方米每噸絕干木材，如表1所示。表1 傳統(tǒng)和改良的間歇式硫酸鹽法蒸煮藥液成分的比較（m3/t絕干木材）表2表示了傳統(tǒng)的液壓連續(xù)蒸煮器和改良的氣液雙管蒸煮系統(tǒng)的藥液成分差異。表2 傳統(tǒng)和改良的連續(xù)式硫酸鹽法蒸煮藥液成分的比較（參看表1）（m3/t絕干木材 這些實例提到

2、了一種典型的北歐針葉材云杉或松木的木片混合物，這些木片的密度為400kg OD wood/m3濕木，相應(yīng)在切片前木材的密度為410kg/m3。密度降低的原因是在切片過程中木材有裂縫產(chǎn)生。 假設(shè)表中所示的蒸汽只是進入木片的部分，而不包括后面主要用于去除空氣所需要的那部分蒸汽，那么木片的浸漬就顯得尤為重要。然而，冬季的凍木需要輸入更多的蒸汽以解凍木材中的水分，這就必然會增加蒸汽的凝結(jié)量。對應(yīng)于190kg OD wood/m3容器體積填充密度的木材填充度是47.5%，然而這在現(xiàn)代蒸煮器中還不算是特別高的填充度。 假設(shè)在傳統(tǒng)蒸煮中的白液的用堿量是每噸絕干木材220kgEA(有效堿)，那么改良的蒸煮則是

3、每噸絕干木材215kgEA（有效堿)。改良的硫酸鹽法蒸煮通過黑液預(yù)浸漬使得其用堿量降低，這是因為黑液中仍含有一定量的堿可以在新的蒸煮中繼續(xù)利用。 改良的蒸煮在完全充滿著木片和蒸煮液的蒸煮器中進行，而傳統(tǒng)蒸煮一般要使液比盡可能低，但又要滿足升溫周期蒸煮液循環(huán)的需要。 黑液預(yù)浸漬在這可以分為兩個階段，首先是溫黑液，然后是熱黑液，這是為了更好的熱回收，而上面顯示的只是預(yù)浸漬的最終結(jié)果20。 在木片倉進行汽蒸時，將來自高壓給料器的額外蒸汽加入到低壓系統(tǒng)，目的是在蒸煮器中保持足夠高的壓力以平衡藥液溫度。這種蒸汽的添加自然增加了蒸汽的消耗量。在雙管蒸煮系統(tǒng)中，每噸木材通常消耗1.1立方米用于高溫洗滌的洗滌

4、液，洗滌液在預(yù)浸漬段加入，然后變?yōu)楹谝沟囊徊糠郑凰突鼗瘜W(xué)藥品回收系統(tǒng)。1.31.3氧脫木素氧脫木素 氧脫木素是使用氧氣和堿除去蒸煮后剩余的大部分木質(zhì)素。這種脫木素方法會產(chǎn)生較高的白度，所以達到過半或全部白度所需的后續(xù)漂白將會更容易一些。在漂白階段之前進行氧脫木素處理與只有漂白階段傳統(tǒng)工序相比，主要的好處是在氧化階段溶解的物質(zhì)可以在通過未漂漿洗滌循環(huán)時進行化學(xué)品回收，這意味著氧脫木素減少了對水循環(huán)系統(tǒng)環(huán)境的影響。 高濃（25-30%）或中濃（10-13）紙漿氧脫木素過程中，在單個或多個階段中通過升高溫度（85110）和壓力（4-8bar)，添加或者不添加化學(xué)藥品來增加白度和保留粘度。它可以被應(yīng)

5、用到任何類型的紙漿。這個過程是非常靈活的，并因為作為蒸煮和最終漂白之間的過渡段而被看好。氧脫木素應(yīng)用的方法和反應(yīng)的程度，涉及到制漿生產(chǎn)線全面的優(yōu)化，同時還要考慮總成本、紙漿的質(zhì)量和對環(huán)境的影響。最常見的工業(yè)應(yīng)用是中濃紙漿單段氧化脫木素，脫木素率（用卡伯值表示）通常在30一50的范圍內(nèi)。氧脫木素的新應(yīng)用反應(yīng)通常涉及兩個反應(yīng)階段，并在保留了紙漿的質(zhì)量的情況下，將最大脫木素率延伸到65一70。出于對經(jīng)濟和環(huán)境的考慮，最大限度地利用氧脫木素階段，是一個明顯的趨勢。 在氧化階段溶解的有機物質(zhì)和殘留在紙漿的脫木素化學(xué)品會在下面的洗滌階段被除去，然后被一起輸送到化學(xué)品回收系統(tǒng)。與不使用氧脫木素這種情況相比，

6、假設(shè)蒸煮后的卡伯值不變，氯化有機物的排放量在減少，可以通過以下特征表明，例如AOX（可吸附的有機鹵素）、BOD （生化需氧量）、COD（化學(xué)需氧量）和漂白設(shè)備中的流出物的顏色，其顏色大致正比于在氧脫木素階段取得的脫木素的程度。氧脫木素的主要優(yōu)點是減少了紙漿廠對環(huán)境的影響，但其他優(yōu)點也很重要。例如，氧脫木素階段一個顯著好處是讓漂白化學(xué)品成本減少?，F(xiàn)在氧脫木素生產(chǎn)的經(jīng)濟回收期明顯比以前短。蒸煮中紙漿得率和卡伯值，氧脫木素和最終漂白之間的相關(guān)性，如圖3和圖4中示出。 為獲得最優(yōu)性能，蒸煮后卡伯值的增減，氧脫木素的強度和漂白反應(yīng)的強度以相同的方式變化，都是很重要的。1.41.4漂白漂白 在蒸煮和氧脫木

7、素階段，對碳水化合物的溶解和/或碳水化合物的降解進行比較，脫木素反應(yīng)到某一個特定點便是一個合理的選擇。根據(jù)反應(yīng)過程的情況，這些合理的點的選擇范圍有所不同，并且由于蒸煮和氧脫木素的種種原因，每個階段的選擇性部分的范圍應(yīng)受到一定的限制。 類似的發(fā)展也能夠在大多數(shù)漂白階段中被觀察到，這實際上是由于多級漂白發(fā)展的原因。這意味著，一個漂白階段不應(yīng)該過多的超過其中木質(zhì)素的溶解或增白開始停滯的點，并且在后續(xù)階段，紙漿最好在這個點通過不同的化學(xué)藥品與木素發(fā)生反應(yīng)來被更多的處理。在特殊情況下后續(xù)的漂白過程也會含有反應(yīng)的木質(zhì)素，例如抽提階段是在第一個二氧化氯漂白階段后和第二個二氧化氯漂白階段前，在堿抽提之后，紙漿

8、能夠在與第一階段相同或類似的新階段被進行進一步的處理。圖7給出了漂白階段基本發(fā)展原則的典型例子 1.初期，非常有選擇性的階段 2.過渡階段 3.停滯漂白的最后階段。圖7 大部分漂白階段可以分為三個不同的階段，如下圖過氧化氫漂白段所示。針葉木硫酸鹽漿過氧化氫漂白包括以下幾個階段：第1階段初始階段，反應(yīng)快速并具有選擇性，應(yīng)被允許主導(dǎo)漂白階段。第2階段過渡階段，這一階段在要求該階段和總的漂白工序達到高的漂白性能時，應(yīng)起到限定反應(yīng)程度的作用。第3階段漂白反應(yīng)停滯的最后階段，這一階段應(yīng)通過限制化學(xué)品的使用來避免隨后惡化的選擇性。在這里選擇性被定義為所需的木質(zhì)素反應(yīng)和不需要的碳水化合物降解反應(yīng)之間的動力學(xué)

9、平衡。 （HUA=己烯糖醛酸）。 具有較高的化學(xué)品消耗量的過氧化物漂白階段可以從圖中找出，這是因為最初的反應(yīng)速度足夠慢，可以控制反應(yīng)從開始就在合理的細節(jié)條件下進行。原則上大多數(shù)其他漂白階段采取了類似的過程。然而，有時漂白反應(yīng)的時間非常短，使得難以控制初始階段，例如在氯化或二氧化氯預(yù)漂白的情況下。 傳統(tǒng)漂白工序反應(yīng)的其它實例是如在CEHDED和CEHEDED漂白中，氯化后或二氧化氯處理后堿抽提的影響。堿抽提溶解氯化/ 氧化木質(zhì)素和下一個漂白階段之前剩余的反應(yīng)的木質(zhì)素。氯氣和二氧化氯在與木素最初的反應(yīng)中是作為氧化劑，而次氯酸鹽在最初的反應(yīng)中是作為還原劑，這種差異會導(dǎo)致漂白化學(xué)品與木素不同的鍵進行反

10、應(yīng)，從而在很大程度上相互補充。6段工序中省去了H段和第一個D段之間特殊反應(yīng)的需要，但在7段工序中的第二個堿抽提仍然有所減少在最后DED漂白段的二氧化氯消耗量。 氧脫木素階段之后，CEDED或者DEDED漂白階段有著類似的反應(yīng)。所不同的是無論初始木質(zhì)素含量還是最終的木質(zhì)素含量，漂白移動的范圍都是向較低的木質(zhì)素含量選擇性移動。隨著木質(zhì)素含量的逐漸降低，漂白工序隨之也有可能被縮短。特別是卡伯值在10左右的針葉木硫酸鹽漿。雖然氧氣基本上是一種氧化劑，但在堿性提取階段添加氧、過氧化物或兩者都添加破壞了氧化氯和二氧化氯階段的反應(yīng)模式。堿性氧化處理的化學(xué)反應(yīng)是非常復(fù)雜的，既有氧化反應(yīng)和也有還原反應(yīng)，其中提供了與木質(zhì)素新的反應(yīng)途徑，如第4章中討論。 木質(zhì)素的活化可以通過二氧化氯漂（DN）結(jié)束后和漂白結(jié)束時二氧化氯漂白前之間的一個短的