制漿原理與工程紙漿的洗滌、篩選與凈化

制漿原理與工程主講人：劉書釵張素風紙漿的洗滌、挑選與凈化1/6/20241第一節(jié)紙漿的洗滌與廢液的提取

一、概述植物纖維原料經過化學蒸煮以后,得到50%～85%的紙漿,有近15%～50%左右的物質溶解于蒸煮液中,蒸煮終了排出的蒸煮液統(tǒng)稱廢液。

1/6/202421/6/202431/6/20244假設紙漿帶有超越一定量的廢液，給下一道工序帶來困難。①在挑選時有泡沫影響挑選質量易糊網。②在漂白時，添加漂液量或降低白度。③在打漿施膠中多費松香膠，抄成的紙發(fā)脆。④在紙機上難以上網，斷頭多，易構成紙病。⑤腐蝕設備和管道。漿料的洗滌和蒸煮廢液的提取是原料成為紙漿后的第一道工序，這一個工序的主要義務是將紙漿和蒸煮廢液盡量分開。1/6/202451/6/20246〔一〕、洗滌的目的與要求目的：得到干凈的紙漿的同時，①降低耗費。蒸煮中耗費的化學藥品是制漿主要本錢開支之一，假設能提取廢液，回收大部分藥品，那么可減少物料耗費和供應；②減少污染。堿性或酸性藥品與植物中非纖維素反響，產生的化合物殘堿或殘酸假設作為廢液不加處置直接排入江河任其流失那么將對環(huán)境呵斥污染。③回收熱能?；瘜W制漿只利用了植物原料中大約一半的成份，被化合或溶解的成分中尚有供綜合利用制造其它副產品的價值，其中有些成分還有較大的發(fā)熱量，可供作為回收時的燃料。④減少對設備管道的腐蝕。1/6/20247總之紙漿洗滌的目的：盡能夠完全地分別出廢液，得到比較干凈的紙漿。廢液提取的目的是提取廢液，經濟地回收蒸煮廢液。這兩個目的必需兼顧。要求：在洗滌及提取過程中要求在盡量滿足洗凈度下，少用洗滌水量，得到較高濃度和較高溫度的蒸煮廢液，以便于藥品的回收或綜合利用。1/6/20248〔二〕常用術語1．洗凈度：表示紙漿洗凈的程度。堿法漿有以下兩種表示方法：①以洗后漿中所帶的殘堿含量表示〔Na2Og/lorNa2O公斤/噸風干漿〕。如木漿帶走殘堿含量<1kgNa2O/t風干漿②以洗后漿所帶廢液中的殘堿量表示〔Na2Og/lorNa2O公斤/噸風干漿〕。如木漿所帶廢液中要求殘堿量小于0.05g/l,草漿廢液中殘堿含量為0.25～0.5g/l。1/6/20249這兩種方法可以相互換算。1/6/2024101/6/202411〔三〕測定方法

1、洗凈度〔即洗滌殘堿〕的測定

〔1〕原理：基于紙漿中色素變化終點的判別采用中和法的原理。用BaCl2沉淀其碳酸鹽后用酚酞作指示及測定其有效堿的含量。反響式如下：

Na2CO3+BaCl2＝2NaCl+BaCO3

NaOH+HCl==NaCl+H2O

Na2S+HCl==NaCl+NaHS

1/6/202412〔2〕測定步驟：

在洗料池或真空洗滌機出口取漿樣一杯，用銅絲布擠壓過濾，(棄去最初的濾液,)然后汲取100ml濾液于500ml容量瓶中.參與10%BaCl220ml然后用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

用移液管汲取上述50ml試液于錐形瓶中，參與150ml蒸餾水和0.5%酚酞指示劑，用0.01mol/l規(guī)范HCl滴定至溶液的紅色消逝即為終點。

1/6/2024131/6/202414NHClVHCl×0.04殘堿〔克/升〕=×1000(以NaOH計)100×50/500式中:0.04—與1ml1N規(guī)范鹽酸新相當的NaOH的量〔克〕。1/6/2024152置換比1/6/2024163．稀釋因子〔F〕——稀釋度洗滌每噸風干漿時用的洗滌水中，進入所提取的廢液中的水量，以米3/噸風干漿或公斤水/公斤風干漿表示。代表了提取廢液的稀釋程度。近似計算時：以每公斤風干漿為基準F＝洗滌用水量－洗后紙漿含水量＝提取的廢液量－蒸煮后紙漿中的廢液量1/6/202417稀釋因子與紙漿的洗凈度及送去藥品回收的廢液濃度有親密關系，稀釋因子大紙漿洗凈度高，廢液濃度那么降低。1/6/2024181/6/2024194洗滌損失洗滌過程的化學損失，普通用殘留在每噸絕干漿中的溶質質量表示，即kg溶質/t絕干漿。F越大，洗滌完全，提取率高，洗滌損失小。1/6/2024201/6/2024211/6/2024225．洗滌效率、提取率即提取出來可以利用的廢液中溶質的數量和蒸煮后廢液中一切溶質的數量之比。1/6/2024231/6/202424提取率是提取出來送蒸發(fā)的黑液中溶質量對蒸煮后黑液中總溶質量的百分比。1/6/2024251/6/2024262.洗滌效率、置換比例的測定都用到黑液中固形物的含量。黑液水分及固形物含量的測定〔1〕測定原理取一定量的黑液經枯燥、稱重求得全固形物含量。〔2〕測定步驟用吸管汲取1～2ml稀黑液或準確稱取1克濃黑液于已恒重過的扁平的稱量瓶中〔瓶內在恒重前先加5～10克經過40～60目篩石英砂和一個短玻棒〕和稱重,將稱量瓶置100－105℃恒溫箱內烘干4小時取出置于枯燥器內。1/6/202427冷卻30分鐘稱重后再烘1小時在稱重至恒重為止?！?〕結果計算烘前重－烘后重水分〔克/升〕=×1000樣品〔ml〕固形物〔克/升〕=1000－水分克/升〔4〕本卷須知：a.

石英紗先需用6NHCl后用6NNaOH各煮沸1小時，洗凈枯燥后備用b.

黑液濃度高于20%運用稱取樣品進展測定，計算結果以〔%〕表示1/6/202428二、紙漿洗滌的原理、方式及影響要素

〔一〕洗滌原理未經洗滌的紙漿中黑液存在的部位及方式：大部分是游離存在于纖維與纖維的流動空間，一部分存在于纖維細胞腔內少部分存在于纖維細胞壁的孔隙之中。1/6/2024291/6/2024301/6/202431紙漿的洗滌必需采用多種原理，主要是分散、過濾、擠壓等。這好像洗衣服一樣要經過過濾、分散、擠壓等幾個過程才干洗干凈。某一種洗滌設備往往是以一種作用過程為主，其他作用為輔。：1/6/2024321.洗滌過程中的分散作用

濃度差是物質進展分散的推進力。任何溶解物質都有自行分散最后到達均勻溶液的趨勢。紙漿的分散洗滌即蒸煮后的紙漿要加水就是要依托蒸煮廢液分散到清水的作用以降低纖維中蒸煮廢液的含量，存在于纖維與纖維之間的蒸煮廢液是容易分散的，存在于纖維壁與纖維細胞腔內的廢液就不大容易分散。為了有效加速分散過程和迅速的交換洗液，故必需攪拌。1/6/2024331/6/202434D—分散系數〔㎡/h〕表示物質在介質中的分散才干。其值決議于蒸煮液的性質、粘度、濃度和蒸煮液中可溶物質顆粒的大小。與溫度有關，溫度每添加1℃，D添加2%.F—分散經過的外表面積〔米2〕

1/6/2024351/6/202436分散速度與分散面積和纖維內外黑液濃度差成正比，與漿層厚度成反比。為了加快速度那么提高溫度，以提高對流速度，因此在黑液分散過程必需堅持必要的溫度，使包含在纖維內部的黑液分散到黑夜主體中，已到達比較好的洗滌效果。1/6/2024372.洗滌過程中的過濾作用

利用有許多微孔的介質〔漿層〕將液體過濾出，首先將漿料稀釋到一定濃度，使其充分混合分散，在靠洗滌液的靜壓力〔如洗滌池的液位，壓力洗漿機、真空洗漿機等的抽吸力〕過濾脫水來到達過濾。經過介質的液體稱濾液。1/6/202438

1/6/2024391/6/202440由以上公式可以看出①過濾的消費才干除了與過濾面積有關外還與壓力差有關，提高壓力差〔如脫水機的壓力差，洗料池的水位〕可加快過濾速度，但由于漿層為可緊縮體，壓力太高那么η.d值下降會添加過濾阻力，因此壓力也不能太大。

②

提高漿料溫度濾液粘度減小從而降低過濾阻力，提高過濾速度，這就是最后一段加熱水的緣由所在。

1/6/202441③

漿層厚度L與過濾阻力R有直接關系。由于漿層過厚濾液所經過的毛細管長度添加同時其底層壓強大，纖維間的孔道被緊縮，使過濾阻力添加，不利于過濾速度的提高。L還與濾網的目數有關系。④

紙漿的種類均勻性對過濾也有影響，普通堿法草漿纖維短小，易水化，濾水性能差，由于木漿與草漿的過濾速度差別很大，所以草漿洗滌時要求的過濾面積較大。

1/6/202442

3.洗滌過程中的擠壓作用漿料的洗滌和提取很多設備如螺旋擠漿機溝紋擠漿機和洗漿機上的壓輥利用機械的方法加大壓力可以將纖維間的蒸煮液擠壓出來。但當添加壓力把漿料壓倒一定程度后由于纖維被緊縮那么纖維間毛吸管變小，纖維間毛吸管壓力添加，當外力大于毛吸管壓力之前可以分別出黑液，外壓與毛吸管壓力一旦平衡就壓不出黑液，因此存在于細胞腔內和細胞壁內的黑液單靠擠壓的方法是提取不完的，需求用分散的方法才干提取出來；1/6/2024434吸附作用有少量的蒸煮液與纖維中的分子結合是不能用水洗的方法提取出來的，因此漿總要帶走一些廢液的，所以單靠擠壓方法不能洗滌徹底的，需求與分散過濾作用配合才干到達完全洗滌的目的。1/6/202444〔二〕影響洗滌的要素⒈漿種普通長纖維漿濾水性能好、易于洗滌，草漿濾水性能差、比較難于洗滌。根據原料的洗滌難易陳列次序如下：稻草漿→麥草漿→蔗渣漿→荻葦漿→竹漿→木漿→棉漿緣由：草類紙漿纖維中含雜細胞較多，雜細胞碎片致使草漿的孔隙度和疏松度極差，影響濾水；另外草漿中含半纖維素較多，容易水化，因此濾水性極差；由于草漿含硅量高，部分硅量堆積在濾網管道及設備上，在洗漿機的結垢中含71.2%總的灰分和28.8%有機物，因此影響洗滌。1/6/202445⒉紙漿硬度同一種原料蒸煮后硬度不同，其濾水性能也不同。漿的硬度高、粘度小，其開場濾水性能好，但最后洗凈度比較差。這是由于一部分廢液存在于纖維內部，硬度高的漿料纖維破壞少，存在于纖維內部的廢液主要是經過紋孔由細胞腔內逐漸向外分散，近于在靜態(tài)下進展，洗滌速度是很慢的。假設要求洗干凈那么要很長的浸泡時間，因此紙漿硬度越高纖維外表損傷比較小，挺硬不柔軟纖維內堿的分散阻力大，不易洗滌，漿中含堿就高些。1/6/2024463.蒸煮方法酸法與堿法比較，酸法漿濾水性能好，易于洗滌。由于：酸法漿比堿法漿對鎂鈉的吸附率低，酸法比堿法溶出的木素多，細胞壁的孔隙大，自酸法漿中出來的溶解成分的傳送率比KP法要快。對草漿來講，中性鹽法較堿法漿容易洗滌。1/6/2024474．洗滌水溫度洗滌水溫對洗滌影響很大，水溫高粘度低，過濾阻力小，分散快，促進洗滌置換作用。在較高的溫度下洗滌有利于黑液的提取。這主要是由于降低漿料的粘度，相應的提高蒸煮廢液的流動性。①有利于減小纖維粘附的蒸煮廢液②其次是加快分散速度有利于分別包含在纖維內部的廢液③是提高漿料的過濾速度，可以施加較大的擠壓和過濾壓力，因此該當盡量利用高溫洗滌的有利要素。1/6/2024485．漿層厚度和干度、上漿濃度漿層厚時過濾阻力大，過濾速度小，又由于與噴淋洗滌液的接觸面小，不利于分散，漿層中的殘堿比較高，但漿層厚時干度比較小。漿層薄時過濾速度快，有利于分散，干度可提高，殘堿少。但有時由于上漿不均勻，呵斥洗鼓上部分地方無漿而漏氣，使真空度下降，進而又會降低干度，因此漿層不能過薄，在操作上必需精心調理上漿濃度以保證正常操作。洗后漿的干度越大，含殘堿少，洗滌損失少，提取率高。提高漿濃，可添加過濾網上的漿層厚度。1/6/2024496．真空度對洗滌的影響真空度是洗滌的重要影響要素之一，真空度大過濾速度快，漿層干度大，含堿量小。但真空度過大會影響溫度，且使?jié){料糊網，進而影響過濾，因此普通速度都不超越300～350mmHg柱〔40～46kPa〕。7．洗滌水量與洗滌次數普通來說，每次洗滌水量愈多，漿洗的愈干凈，提取率愈高。8.其它方面原料長得較成熟的比較好洗，原料儲存時間長的比新儲存的好洗，新蒸煮的比儲存過的漿容易洗．1/6/202450〔三〕洗滌的方式洗滌方式可分為兩種：單段洗滌和多段洗滌單段洗滌是單純地用水置換蒸煮廢液而將廢水排出。這種洗滌方法用水量大，排出廢液濃度低，多不回收，直接排至下水道，因此污染大，但設備簡單。其圖示如下：

1/6/2024511/6/202452多段單向洗滌；每段都用新穎洗滌水多段逆流洗滌，逆流洗滌與漿料多次逆向接觸而添加洗液濃度。其特點是用水量小、廢液具有最大的濃度，利于綜合利用及減少環(huán)境污染，但其設備比較復雜。洗滌圖示如下：1/6/202453

1/6/202454洗滌段數確實定洗后漿的質量：殘堿少，段數多；漿的硬度和濾水性：硬漿段數多，草漿段數多；設備一樣，漿種一樣，產量高，段數多；廢液易起泡〔針葉木〕，段數多；提取黑液濃，用水量少，段數多。但段數多，設備復雜，投資和運轉費用高。目前較通用的做法：單機單段設備3～4段，一機多段設備4～6段。1/6/202455三、洗滌設備紙漿洗滌設備主要有轉鼓式洗漿機、程度帶式真空洗漿機、分散洗滌器、擠壓洗滌設備、圓網濃縮機、側壓式濃縮機、落差式濃縮機〔低濃〕。1/6/202456〔一〕間歇洗漿設備1．利用蒸球作為第一段洗滌①蒸球帶壓排液②球內加熱水洗滌2.洗漿池1/6/2024571/6/2024583.真空洗漿機要保證真空洗漿機延續(xù)穩(wěn)定的運轉必需留意以下幾點：①

噴放鍋要堅持一定的漿位和穩(wěn)定的濃度；②控制黑液槽一定的液位，黑液槽的作用是貯備黑液并有一定的空間供黑液消泡

③掌握好洗鼓的轉速與進漿濃度關系，洗漿機洗鼓轉速與進漿濃度是影響洗漿機消費才干和洗滌效果的重要要素。④掌握適當的漿位低漿位，慢轉速、高真空、均勻上漿真空1/6/202459原理圖及有關構造

中間槽

流程

水腿

閥

不同閥位置1、21/6/202460氣液分別器與冷凝設備一.氣液分別器分別原理：①

氣液混合物進入擴展的空間使流速大大降低。②使流進的液體向下折流以利用其重力與慣性③氣體與液體的比重不同，其出管分別設在容器的上下方④除氣體抽真空外，必需使液體暴露在真空中的液面面積盡量擴展，多數采用向器壁或隔板上噴放液使之產生附加的液膜。1/6/202461二冷凝器冷凝器普通裝在流程的最高位置以便使冷凝后的排水靠水腿管落差分別，所以又稱高位冷凝器。冷凝器是為了高溫洗漿防止受濾液氣化而影響效率而設的。

1/6/2024624壓力洗漿機壓力洗漿機的洗滌作用原理與真空洗漿機根本一樣，在洗鼓上漿層所遭到的壓差的構成那么有所不同壓力洗漿機由漿槽、汽罩、洗鼓、密閉輥、高壓鼓風機、洗滌水管、黑液盤殼體所組成。壓力洗漿封性好是真孔洗漿機或其他洗漿機所不及，因此任務條件好，根本上可以全部實現儀表自控操作簡便操作條件及環(huán)境也較好。另外，壓力洗漿機運用的壓力大于規(guī)范大氣壓，故黑液不會沸騰，其次在過壓情況下泡沫比在真空情況下容易出去。DD洗漿機流程1/6/2024635螺旋擠漿機螺旋擠漿機是利用機械壓力在高濃高壓下降漿料緊縮而脫水易到達提取蒸煮廢液的設備。任務原理與構造螺旋擠漿機主要由外殼和螺旋頂頭、濾板等主要部分組成。螺旋擠漿的優(yōu)點：制造簡單，造價低，目前用于木漿尚可，用于草漿困難較多。

1/6/2024646雙輥溝紋擠漿機和小孔雙輥擠漿機雙輥溝紋擠漿機、小孔雙輥溝紋擠漿機和螺旋擠漿機一樣都是利用機械擠壓作用使?jié){料脫水而添加濃度。流程抽提壓榨設備1、2、3、41/6/2024657延續(xù)分散洗滌器

舊式的漿料洗滌設備除洗將池洗將機外就是間歇式的分散洗滌器〔或稱置換洗滌器、浸出洗滌器〕。由于洗滌時間長，逐漸為延續(xù)式洗滌設備所替代。延續(xù)分散洗滌洗滌器段面1/6/2024668程度帶式洗漿機它是近年來我國試消費的一種是用于洗滌草類漿的洗滌設備。流程設備的優(yōu)點：①

洗滌過程是程度式向前推移置換，洗滌紙漿節(jié)省動力，沒有回漿及黑液倒流景象，洗滌面積可以充分利用，可按需求添加段數而不受限制。②根據洗滌質量的要求只用一臺洗漿機將其分成假設干逆流洗滌，即可替代其他洗漿機多臺串聯(lián)逆流洗滌占地少，設備簡單操作方便容易控制。1/6/2024