國(guó)內(nèi)外化學(xué)法制漿技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)外化學(xué)法制漿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀同組人：高存殿

呂柏霖

韓子文

張德華

袁金霞組長(zhǎng)：高存殿主講人：袁金霞化學(xué)法制漿：

是用化學(xué)藥劑對(duì)原料進(jìn)行處理而制造紙漿的方法。此法以纖維植物（主要是木材和草類(lèi)莖桿）為原料，利用某種能與原料中所含木素發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)藥劑脫除大部分木素，并使原料中的單根纖維充分疏松分離為纖維素純度較高的紙漿。工業(yè)生產(chǎn)上常用的有堿法制漿及亞硫酸鹽法制漿兩大類(lèi)。化學(xué)法制漿的發(fā)展歷程

中國(guó)在東漢時(shí)期已開(kāi)始利用木素含量很低的破布及舊繩頭剉搗成紙漿。約自晉代，原料擴(kuò)大到稻草、桑皮及嫩竹等，并采用石灰及草木灰（主要成分為碳酸鉀）腌漬或蒸煮以制取紙漿，這是最早的化學(xué)法制漿。這類(lèi)以草本植物為原料，使用簡(jiǎn)單生產(chǎn)工具進(jìn)行手工操作的制漿方法延續(xù)一千多年之久，直至19世紀(jì)才有了較大變革。1839年德國(guó)人P.皮耶特利用球形蒸煮器，在一定壓力下蒸煮破布制漿，是設(shè)備的一大改進(jìn)。1851年英國(guó)人H.伯格斯和美國(guó)的C.瓦特發(fā)明用燒堿為藥劑蒸煮木材制漿。1866年美國(guó)人B.C.蒂爾曼發(fā)明用酸性亞硫酸鹽法蒸煮木材制漿，使制漿原料從草本植物擴(kuò)大到木材。19世紀(jì)后期，酸性亞硫酸鹽法制漿因生產(chǎn)成本低，紙漿色澤淺而占有重要地位，但此法對(duì)原料選擇較嚴(yán)，且有制漿蒸煮廢液污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)。1937年以后，硫酸鹽法制漿技術(shù)發(fā)展較快，逐步取代亞硫酸鹽法，成為最重要的化學(xué)制漿方法。由于木材成為最重要的制漿原料，并利用較低廉的化學(xué)品作為化學(xué)藥劑和高效率的機(jī)械設(shè)備取代手工操作，為現(xiàn)代化學(xué)法制漿奠定了基礎(chǔ)。紙漿漂白技術(shù)和從紙漿蒸煮廢液中回收化學(xué)品及熱能等技術(shù)的發(fā)展，使化學(xué)制漿方法逐步完善，基本工藝已比較穩(wěn)定。

一、制漿工藝化學(xué)法制漿包括備料、蒸煮和凈化三個(gè)基本工藝過(guò)程，以及輔助工藝過(guò)程。①備料：基本還采用傳統(tǒng)流程：原木—鼓式剝皮—削片—木片堆存—篩選—蒸煮技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在：自動(dòng)化水平提高；更高的剝皮潔凈度和較少的剝皮損失；更均勻的木片規(guī)格，較少的厚木片和木屑；最終使?jié){的得率提高，降低化學(xué)藥品的消耗，并提高漿的質(zhì)量。2、蒸煮硫酸鹽蒸煮技術(shù)在連續(xù)蒸煮和間歇蒸煮的競(jìng)爭(zhēng)中不斷進(jìn)步。連續(xù)蒸煮方面有克瓦納(Kuaener)公司的等溫蒸煮(ITC?)和黑液浸漬技術(shù)(BLI?)技術(shù)和安德里茨(Andritz，原奧斯龍Ahlstrom)公司的低固物(LOSOLID?)技術(shù)，1997年設(shè)計(jì)出了緊湊蒸煮(CompactCooking)系統(tǒng)間歇蒸煮則有美卓(Metro)公司的超級(jí)間蒸(Superbatch)，原貝洛依特(Beloit)公司的快速熱交換(RDH)技術(shù)和奧鋼聯(lián)(Voest—Alpine)節(jié)能蒸煮。20世紀(jì)80年代的連蒸和間蒸技術(shù)的重大突破就是低能耗和低卡伯值，以及隨卡伯值降低帶來(lái)的低污染負(fù)荷。改良后的蒸煮技術(shù)，蒸汽消耗比傳統(tǒng)蒸煮方法約可節(jié)省一半蒸汽，其中超級(jí)間蒸不到一半，連蒸略多于一半?？ú祫t比傳統(tǒng)蒸煮降低1/3左右，污染負(fù)荷也可相應(yīng)地降低。由于激烈的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)備制造商都不遺余力地研究改進(jìn)全自動(dòng)的技術(shù)。因此，使得連蒸和間蒸在性能、造價(jià)、消耗各個(gè)方面都越來(lái)越接近，往往不分伯仲。工廠實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果，證實(shí)了該技術(shù)的好處：

(1)蒸煮均勻，成漿卡伯值波動(dòng)少，漿渣含量低，總的漿渣含量可以從1.5％降至0.5％，蒸煮得率提高，原料消耗降低；

(2)漿料粘度提高，強(qiáng)度提高，使連蒸與超級(jí)間蒸的強(qiáng)度差距進(jìn)一步縮小，業(yè)界認(rèn)為目前兩者在強(qiáng)度方面的差異僅為5％左右；

(3)未漂漿的白度和可漂性提高，漂白的化學(xué)藥品用量減少；

(4)蒸煮用堿量降低。3．篩選、洗滌(1)篩選篩選技術(shù)的進(jìn)步使篩選濃度提高，現(xiàn)代的壓力篩已經(jīng)達(dá)到3％以上，因而使?jié){泵動(dòng)力消耗降低。新型縫篩的篩縫寬度最小只有0.15mm，篩選的效率和漿的凈度均大大提高。傳統(tǒng)的高白度化學(xué)漿的漂白與精選都是濃度低、進(jìn)漿壓頭高的錐形除渣器，現(xiàn)在已經(jīng)可以用細(xì)縫的壓力篩來(lái)替代，進(jìn)漿濃度提高和壓力的降低使動(dòng)力消耗大大節(jié)省。（2）封閉篩選技術(shù)封閉篩選技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：紙漿的質(zhì)量不受影響節(jié)水節(jié)電（噸漿水耗30~40m3，節(jié)水節(jié)電50%）流程緊湊減少纖維流失廢水量少（降低60%，廢水回用率高）

（2）封閉篩選技術(shù)4、漂白ECF漂白技術(shù)被廣泛采用，使用的漂白劑有：除ClO2

、NaOH、O2外、還有O3、

H2O2強(qiáng)化堿抽提、聚木糖酶處理等，以進(jìn)一步減少?gòu)U水的污染負(fù)荷、或減少漂白化學(xué)品的用量、或降低成本。

TCF漂白因成本較高、漿的質(zhì)量較ECF差、還有人們對(duì)廢水和漿中有機(jī)氯化物的量及危害性有了全面了解和認(rèn)識(shí)，TCF漂白漿的產(chǎn)量目前停滯不前。（4）作為輔助工藝技術(shù)的

制漿漂白生物技術(shù)A.生物輔助漂白技術(shù)聚木糖酶預(yù)處理除去紙漿中有色物質(zhì)；除去紙漿中木素與碳水化合物復(fù)合體中的碳水化合物，使木素在漂白中容易脫離；影響聚木糖酶作用的因素酶預(yù)處理?xiàng)l件：pH值、溫度、用量、漿濃、處理時(shí)間、紙漿特性（4）作為輔助工藝技術(shù)的

制漿漂白生物技術(shù)目前取得的成果與漂白前沒(méi)有預(yù)處理的比較，減少氯用量20%~25%，或提高白度。重點(diǎn)研究題目如何進(jìn)一步提高酶預(yù)處理效果不同酶組分的協(xié)同作用縮短酶預(yù)處理時(shí)間，以滿足工業(yè)生產(chǎn)需要5、堿回收蒸發(fā)設(shè)備向高效、節(jié)能發(fā)展。板式降膜蒸發(fā)器和管式降膜蒸發(fā)器(蒸氣在管外，黑液在管內(nèi))占據(jù)了蒸發(fā)設(shè)備市場(chǎng)的主要份額，另一種新型管屏式蒸發(fā)器(黑液在管外，蒸汽在管內(nèi))也初露端倪，更多地扮演增濃器的角色。生物技術(shù)在化學(xué)法制漿中的應(yīng)用近年來(lái)，新興的生物技術(shù)，主要包括基因工程、生物工程、發(fā)酵工程和酶工程。由于造紙工業(yè)的基本原料是生物體（植物）化學(xué)制漿方法基本上是對(duì)生物體的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，它的環(huán)境污染物又主要是從生物體降解的有機(jī)物，這是造紙工業(yè)可以充分運(yùn)用生物技術(shù)的重要依據(jù)。目前應(yīng)用于紙漿造紙工業(yè)的生物技術(shù)主要有基因重組改良造紙?jiān)?、生物制漿、生物漂白、廢紙脫墨、、廢液生物處理、酶處理、和改善漿料性能樹(shù)脂生物控制等。生物制漿

制漿廠利用化學(xué)法制漿提高生產(chǎn)規(guī)模，而且使原料的適應(yīng)性大大提高。然而，近年來(lái)純化學(xué)法制漿已暴露出它的缺點(diǎn)化學(xué)藥品消耗量大、能耗高、設(shè)備投資高，特別是制漿與漂白過(guò)程所排出的廢水，具有極高的BOD、COD負(fù)荷，而且其中還有劇毒性強(qiáng)致癌性物質(zhì)，給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著人們對(duì)環(huán)保的要求的提高，傳統(tǒng)的化學(xué)制漿正在不斷改進(jìn)，生物制漿技術(shù)將得到迅速發(fā)展。生物法制漿是利用微生物（主要是白腐菌）或其制品（酶），對(duì)植物纖維原料預(yù)處理，以生物途徑代替化學(xué)途徑或部分化學(xué)途徑，然后進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)機(jī)械或化學(xué)法處理，使植物纖維原料分離成紙漿。生物漂白

生物酶促漂白技術(shù)，主要是利用半纖維素酶部分酶解纖維細(xì)胞中的半纖維素，使木素更容易與漂劑反應(yīng)而溶出，從而提高漂后漿的白度，減少漂劑的用量。半纖維素酶有助于硫酸鹽紙漿的漂白，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的生物技術(shù)應(yīng)用于制漿的漂白，其基本原理是根據(jù)半纖維素酶（木聚糖酶和甘露糖酶）能引起紙漿中碳水化合物結(jié)構(gòu)的改性而提高脫木素的作用。這種酶能使紙漿中部分半纖維素酶解聚，促進(jìn)漂白化學(xué)藥品從紙漿中除去殘留木素。

1989年芬蘭率先進(jìn)行應(yīng)用木聚糖酶預(yù)處理硫酸鹽紙漿的工業(yè)化試驗(yàn)。目前，北歐和北美地區(qū)的許多制漿造紙廠將這一生物技術(shù)應(yīng)用于漂白硫酸鹽漿的工業(yè)化生產(chǎn)。智利制漿廠在藍(lán)桉和亮藍(lán)桉木硫酸鹽制漿漂白過(guò)程中，采用商品木聚糖酶預(yù)處理未漂白的桉木硫酸鹽紙漿，并結(jié)合無(wú)元素氯漂白順序 DEopD結(jié)果，結(jié)果節(jié)省二氧化氯12%~40%，對(duì)漂白漿強(qiáng)度沒(méi)有影響，白度達(dá)到90%ISO.生物處理制漿中的廢水

應(yīng)用生物技術(shù)處理制漿工業(yè)廢水，可以使廢水脫色、脫臭、解毒以及除去廢水中有機(jī)物BOD，效果很明顯。生物處理制漿工業(yè)有好氧處理（如曝氣法、活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法等）與厭氧處理。厭氧處理制漿廢水可產(chǎn)生甲烷，回收能量。當(dāng)前主要研究用酶破壞氯漂白廢水中的氯化有機(jī)物，盡可能降低有機(jī)氯化物的含量。同時(shí)有更高的色度去除率。Messner等人將白腐菌固定在滴濾器的多孔泡沫載體上，停留時(shí)間為6~12h，其AOX去除率，COX去除率劑脫色率分別到80%、40%和87%。瑞典一硫酸鹽制漿工廠結(jié)合超慮采用厭氧-好氧生物方法處理紙漿漂白廢液，可降低BOD95%、AOX80%,并且脫色率達(dá)到50%。另外，美國(guó)、加拿大和日本采用白腐菌對(duì)白腐菌對(duì)硫酸鹽紙漿漂白廢水進(jìn)行脫色，也取得了很明