華南理工大學(xué) 制漿造紙工程新技術(shù)與裝備研發(fā)中心
6萬噸/年 H-P清潔漂白方案 (以蘆葦漿為例)
漂白工段說明
1.工藝流程的確定
傳統(tǒng)氯化(C)-堿處理(E)-次氯酸鹽(H)三段漂白中,C段和E段產(chǎn)生的污染物(可吸附有機(jī)污染物AOX)含量更高,毒性更大,其中的四氯二苯二惡英及呋喃,簡稱二惡英呋喃,是毒性更大的致癌物質(zhì),廢水的色度也最深。并且,產(chǎn)生污染物大部分隨廢水排出,嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境;也有少量殘留在紙漿中,影響紙品的衛(wèi)生質(zhì)量和用途。因此,淘汰C段和E段是當(dāng)前提高我國漂白草漿質(zhì)量、降低漂白污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的直接有效措施;同時富集的氯離子對設(shè)備具有很強(qiáng)的腐蝕性,因而漂白廢水除自循環(huán)的外,其余無法直接回用,只能排放掉,造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。
過氧化氯作為一種環(huán)境保護(hù)型的紙漿漂白助劑,廣泛用于化學(xué)漿、機(jī)械漿、脫墨漿等漿種的漂白,具有使用方便、白度增值高、白度穩(wěn)定性好(返黃低)、漂白得率高的優(yōu)點,且在漂白過程中不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物;相比二氧化氯漂白等,還具有漂白成本低的特點。因此,采用過氧化氫漂白(P)是新上漂白項目的漂白方法之一,也是采用CEH(氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白)及H(次氯酸鹽漂白)漂白方法的工廠進(jìn)行技術(shù)改造的較好的漂白技術(shù)。
堿性過氧化氫漂白主要是消除漿中的發(fā)色基團(tuán),直接提高漂漿白度,因為漂漿得率高,有人稱為保留木素的漂白劑,漂白過程中由于金屬離子等的催化,也存在HO.、OOH.等自由基,HO.及O2-.與木素的酚結(jié)構(gòu)反應(yīng),增加木素分子的親水性及溶解性,從而提高脫木素效果,進(jìn)一步提高漂漿白度和白度穩(wěn)定性。
H2O2在堿性條件達(dá)到分解平衡:
H2O2 +OH -<=>HOO-+H2O
H2O2+HOO -<=>HO?+O2-?+H2O
H2O2+HOO -<=>OH-+O2+H2O
堿性條件有利于過濾氧化氫產(chǎn)生分解,使其與木素產(chǎn)生相應(yīng)的漂白反應(yīng),但通常在紙漿中含有金屬離子,在金屬離子存在下,尤其是Fe、Mn、Cu等,過氧化氫產(chǎn)生分解,而且其分解的速度要比過氧化氫的堿性分解快得多,因此,在這一類金屬離子存在的條件下,過氧化氫因來不及與木素產(chǎn)生反應(yīng),便會無效分解而消耗殆盡。
如何消除紙漿中金屬離子的影響并增加紙漿過氧化氫的漂白活性,使過氧化氫與木素達(dá)到更佳的反應(yīng)條件,是本項目組多年來致力研究的方向,并取得了較好的研究成果,應(yīng)用于生產(chǎn)實踐也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
本方案流程采用H-P的清潔漂白流程,整個漂白流程中基本上消除了氯化所產(chǎn)生的有機(jī)氯污染(有機(jī)氯即使經(jīng)中段廢水生化處理也不能*消除其污染),只保留次氯酸鹽漂白段,以保證白度及較低的成本。
2.工藝流程說明
紙漿經(jīng)提取黑液、篩選、除砂后,濃縮至12%左右的濃度,經(jīng)螺旋輸送機(jī)破碎,加入稀釋液及Ca(C1O)2,進(jìn)入次氯酸鹽漂白塔漂白,漂后紙漿經(jīng)真空洗漿機(jī)洗滌濃縮后添加NaOH、螯合劑、保護(hù)劑、穩(wěn)定劑等進(jìn)行螯合、活化處理,然后紙漿進(jìn)入中濃漿泵立管,經(jīng)中濃泵輸送進(jìn)入1#、2#中濃混合器,在1#濃混合器通入蒸汽,提高紙漿溫度使之達(dá)到80~100℃,過氧化氫在2#中濃混合器加入,然后進(jìn)入升降流式過氧化氫漂白塔進(jìn)行過氧化氫漂白,漂后紙漿送真空洗漿機(jī)洗滌,洗后紙漿送入漂后貯漿塔。
3.漂白工藝條件
(1)次氯酸鹽漂白段(H段)
漿濃 7~10%
溫度 35-40℃
時間 50-60分鐘
Ca(C1O)2用量 3-5%
(2)過氧化氫漂白段(P段)
漿濃 10-12%
溫度 80-100℃
時間 120-150分鐘
NaOH 0.1~0.3%
H2O2用量 3-4%
螯合劑 0.05%
保護(hù)劑 0.5%
穩(wěn)定劑 2~2.5%
4.主要設(shè)備及工藝管線、自控儀表的要求
(1)中濃紙漿過氧化氫漂白升降流式漂白塔
升、降流反應(yīng)時間比: 1∶5
塔體尺寸根據(jù)實際項目情況確定
(2)中濃混合器(ZH12)
配用電機(jī):15Kw(Y160L-4)
設(shè)備總量:約350Kg
進(jìn)出口直徑:DN150/DN125(進(jìn)/出),提供連接法蘭
機(jī)械密封水壓力:0.25~0.3MPa
機(jī)械密封水流量:≤101/min
動荷系數(shù):1.2
(3)工藝管線
H-P漂白段漂白助劑管道材質(zhì)除H2O2外,其余均為工程塑料,H2O2管道應(yīng)為不銹鋼304,P段所有與紙漿接觸的管道材料均為不銹鋼304。所有助劑的加入點如工藝流程圖所示,加入方式應(yīng)采取多點加入,以增加后續(xù)的混合效果;所有助劑的加入應(yīng)選用計量泵,力求工藝條件準(zhǔn)確。 P段泵后蒸汽管道入口與中濃漿出口的距離應(yīng)在2米以上,以防蒸汽反竄;蒸汽管入口后的個法蘭連接處應(yīng)添加一波紋管,避免管道連接因熱膨脹而損壞。
P段中濃漿泵與過氧化氫漂白塔的距離越短越好,盡量減少管線彎頭的數(shù)量,并采用較大曲率半徑的彎頭。
(4)自控儀表
中濃混合器機(jī)械密封水應(yīng)設(shè)流量低限報警及停機(jī),其余參照工藝流程圖上的控制點,根據(jù)工廠實際,盡可能提高自控水平。
5.漂白蘆葦漿化學(xué)品消耗
漂白蘆葦漿化學(xué)器消耗成本估算(元/噸漿)
序號 項 目 單位 單價(元) 消耗 金額(元)> 1 H段漂白化學(xué)品 Ca(CIO) 2 Kg 30~50 NaOH Kg 1~3
3 P段漂白化學(xué)品 NaOH Kg 1~3 H2O2 Kg 30-40 螯合劑 Kg 0.5 保護(hù)劑 Kg 5 穩(wěn)定劑 Kg 20~25 化學(xué)品消耗平均成本:240.00元/噸漿 |
注:本資料同樣適用于PBT0過氧化氫漂白塔 |
|