第四節(jié)-化機漿-ppt課件

1、 在常溫或在一定溫度(壓力)下,用化學(xué)藥品處理木片(草片),然后在磨漿機里磨解成漿，以生產(chǎn)得率在85以上的紙漿。屬于兩段制漿方法。 此法已有較長的歷史,最早于1947年出現(xiàn)第一次研究的報道。最先使用的是冷堿法(Cold Soda CMP)，此法至今仍在CMP領(lǐng)域中占主要地位。又出現(xiàn)在一定溫度(壓力)下進(jìn)行化學(xué)處理,并使用Na2SO3。第四節(jié) 化學(xué)機械漿 (CMP) ( Chemimechanical Pulp ) 草類原料的化機漿生產(chǎn)也處于積極的研究之中。121、目的 軟化纖維、提高強度。降低能耗、延長齒盤壽命；（一）化學(xué)處理化學(xué)處理軟化木片與熱處理軟化木片的根本區(qū)別： 熱處理軟化木片是可逆過

2、程，軟化遇冷又會復(fù)原。 化學(xué)處理對木素的軟化是不可逆的,是發(fā)生的化學(xué)變化。闊葉木漿纖維破裂示意圖2、化學(xué)處理使用的藥品 原木：酸性SP、中性SP；木片：中性SP、NaOH、H2O2； 一、概述 3（二）化學(xué)機械漿的分類按化學(xué)預(yù)處理使用藥液的不同,分為: 磺化化學(xué)機械漿（SCMP） （Na2SO3） 堿性過氧化氫化學(xué)機械漿（APMP） （NaOH，H2O2） 化學(xué)預(yù)熱機械漿 （CTMP） （NaOH，Na2SO3，Na2CO3）4二、CTMP化學(xué)熱磨機械 ( Chemithermomechanical Pulp )CTMP是在TMP的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與TMP的主要不同在于增加了化學(xué)預(yù)浸漬。使用

3、的藥品 Na2SO3 + NaOH。得率：針葉材9196；闊葉材8895。 1、基本流程 （擠壓） 木片 汽蒸 化學(xué)浸漬 預(yù)熱 壓力磨漿 篩選 未漂CTMP( 漂白 BCTMP)5A typical hardwood BCTMP plant62、化學(xué)預(yù)浸漬的作用原理 纖維潤脹半纖維素在堿的作用下乙酰基溶出（-OH增加）；在堿的作用下，部分半纖維素溶出，使纖維空隙 增加，毛細(xì)管系統(tǒng)發(fā)達(dá)，水易滲入，纖維變軟。木素的弱酸性集團與堿作用，形成陰離子。 木素改性通?；腔刃∮?.5。木素軟化溫度與水分含量的關(guān)系7 化學(xué)處理條件要適當(dāng)，不能過于劇烈。 堿處理應(yīng)停留在使胞間層和細(xì)胞壁表面形成小 孔隙為止；木

4、素溶出5%10%； 木片的磺酸化應(yīng)停留在固態(tài)木素磺酸狀態(tài)（磺 化度小于0.5），超過這個限度不僅得率明顯下 降，而且會失掉高得率漿所應(yīng)具有的特性。 要注意的是：8Prex預(yù)浸器和雙螺桿擠壓機預(yù)浸器3、化學(xué)預(yù)浸漬的主要設(shè)備94、CTMP生產(chǎn)的影響因素（1）原料狀況木材密度：低密度材種，纖維可塑性好，磨漿能耗??； 成漿強度低。木材水分：水分低于飽和點，長纖維少，纖維束增加， 一般要求水分30；生產(chǎn)中盡可能使用新鮮木材。木片均一度：木片受熱不均勻，導(dǎo)致木片可塑性不均 一，影響漿料輸送和磨漿。木材不同部位：心材纖維短，密度小，紙漿強度低； 邊材纖維長，密度大，紙漿強度好，不透明度略低于 心材。10（2

5、）預(yù)浸漬工藝 預(yù)汽蒸 預(yù)汽蒸是在常壓下進(jìn)行。時間10min以內(nèi)。 木片擠壓程度提高壓縮比，促進(jìn)藥液均勻浸透木片。要求壓縮比41以上。11預(yù)浸漬溫度與時間 針葉木：120oC135oC，闊葉木：60oC120oC。 預(yù)浸漬時間：25min。與原料材種及木片有無經(jīng)過擠壓有關(guān)。 預(yù)浸漬時化學(xué)藥品用量與pH值 NaOH用量：影響紙漿強度、纖維素含量、紙漿光學(xué)性 質(zhì)和磨漿能耗； Na2SO3用量：對紙漿的強度、白度、光吸收系數(shù)及光 散射系數(shù)產(chǎn)生影響。 Na2SO3加入量1%5%；NaOH加入量1%7%。12（1）CTMP與TMP比較 得率：CTMP小于TMP 強度：CTMP大于TMP 電耗：CTMP小于

6、TMP5、CTMP的主要特性和應(yīng)用（2）CTMP應(yīng)用新聞紙； 印刷書寫紙； 薄型紙； 紙板； 絨毛漿。13以楊木為原料,生產(chǎn)CTMP配抄新聞紙 （1）木片預(yù)處理條件 木片洗滌水溫：60 預(yù)汽蒸溫度及時間：90, 5min 化學(xué)藥品加入量：Na2S03 3% NaOH 2.5% 浸漬液濃度: Na2S03 2.93.1g/L NaOH 2.42.7g/L 反應(yīng)溫度及時間： 90, 2Omin生產(chǎn)實例14（2）磨漿條件 一段磨出口漿：濃度 40% 18OSR 消潛漿池： 濃度 3% 溫度6070, 時間 15min 二段磨出口漿：濃度20%, 45OSR 三段磨出口漿：濃度10%, 65OSR （

7、3）漂白條件 漂白藥品加入量：H2O2 1.7%；NaOH 0.8%； Na2SiO3 2.8%；MgSO4 1.05% 漂白濃度：10 漂白溫度及時間：60，2.5h15三、磺化化學(xué)機械漿(SCMP)SCMP是20世紀(jì)70年代開發(fā)的新漿種，可用于生產(chǎn)新聞紙、印刷紙、薄型紙、紙板及絨毛漿。 磺化化機漿通過磺化作用，能使木片軟化，因而離解的纖維較完整，比其他機械法制漿產(chǎn)生的纖維損傷少得多。因而其得率和光學(xué)性能與SGW、TMP等機械漿相近，而纖維長度和脫水性能卻很接近半漂硫酸鹽漿和高得率亞硫酸氫鹽化學(xué)漿。161、SCMP生產(chǎn)流程木片 洗滌 預(yù)熱 蒸煮 壓榨 磨漿 紙漿 廢液漿17SO3HOCH3

8、HCOH HCOOCH3 H2COHOCH3HCSO3HCOOCH3H2COHOOHOOH 木素在NaOH和Na2SO3作用下，引進(jìn)磺酸基， 使木片的親水性增加，產(chǎn)生永久性軟化。2、SCMP制漿原理18木片的軟化溫度,隨木素磺化度的增加而下降；當(dāng)磺化度低于1.2時,僅胞間層的木素被磺化而軟化,有助于纖維的完整離解；磺化度在1.2%2.0%時,磺化反應(yīng)將在纖維細(xì)胞壁中進(jìn)行,在磨漿中有助于微細(xì)纖維的游離,產(chǎn)生細(xì)纖維化,從而提高漿的結(jié)合強度。一般磺化度不低于1.2。 磺化度(%)=磺酸基含量81106 81：HSO3分子量 磺酸基含量= NV/W1000 mol/kg N:為NaOH的濃度 mol/

9、L V:為等電點NaOH溶液消耗量 mL W:為試樣絕干重 193、SCMP制漿的主要影響因素（1）Na2SO3用量：1820（絕干木材）1.68521.30708368 Na2SO3濃度 /gL-1 12.0 13.4 1.501.401.13 磺化度/%磺化度/%1208050 pH7.58.01.751.731.63Na2SO3濃度 /gL-1 42pH 當(dāng)其它條件不變時，增加Na2SO3用量，可以提高磺化度，有利于提高紙漿強度，但廢液濃度高，污染負(fù)荷大。20（2）浸漬液的pH值 提高預(yù)浸漬液的pH,可提高木片的磺化度,但紙 漿白度下降,有Cu2+、Fe2+離子存在時,白度下降更多 此外

10、,提高浸漬液的pH值,將使木素溶出增多,導(dǎo) 致紙漿得率下降。 浸漬液的pH值保持在弱堿性范圍內(nèi)。1.73 681.30 70 83 52 Na2SO3濃度/gL-1pH 12.0-13.41.401.13 磺化度/% 磺化度/% Na2SO3濃度/gL-1 80 50pH 7.5-8.01.751.6821（3）預(yù)浸漬溫度 其他條件不變的情況下,提高預(yù)浸漬溫度,有 利于磺化反應(yīng)進(jìn)行,但同時溶出物增多,紙漿得率 降低。溫度在120160之間。（4）預(yù)浸漬時間 其它條件不變時，延長預(yù)浸漬時間，可提高磺化度，增加木素溶出量，但紙漿得率與Klason木素也相應(yīng)降低。時間一般不超過1h，通常在30min

11、40min。22 Na2SO3濃度小于12%，化合S小于0.6% ； 蒸煮pH值：7.58； 溫度140 時間30min 木片壓榨后干度：50% 磨漿壓力：常壓工藝條件壓榨機的廢液，回收并補充NaOH和SO2，配制成蒸煮液，重復(fù)使用。廢液處理234、SCMP性質(zhì)與應(yīng)用 針葉木SCMP強度性能明顯優(yōu)于闊葉木SCMP 闊葉木SCMP： 替代針葉材的SGW來生產(chǎn)新聞紙、印刷紙 薄型紙。 針葉木SCMP： 替代化學(xué)木漿生產(chǎn)新聞紙。24 吉林省石峴（xian）造紙廠從芬蘭引進(jìn)的SCMP制漿生產(chǎn)線,1987年投入運行，材種一般為楊木與松木混合材。 SCMP制漿方法的蒸煮條件較為溫和,制漿得率一般可達(dá)90%

12、左右,成漿強度高,濾水性能好,制漿污染輕,成本低,質(zhì)量也易于控制。 生產(chǎn)流程備料木片 貯存 洗滌 預(yù)蒸 連蒸 后蒸 壓榨 一段磨漿 二段磨漿 消潛 精選 貯存 紙機 生產(chǎn)實例 25 SCMP生產(chǎn)使用材種一般為楊木與松木混合材,兩者的配比一般為7:3,(也可使用楊木、松木、樺木的混合材)。一般選擇在貯木場半年左右的新材,經(jīng)去皮、去腐處理后輸送到削片機。原木及木片規(guī)格為:徑級：15cm30cm密度：0.34g/cm3 0.35g/cm3纖維長：1mm3mm木片長：16mm24mm 寬5mm50mm 厚3mm5mm（1）備料26（2）蒸煮液制備 用純度為96%左右的固體Na2SO3溶解于蒸煮后的廢液

13、或溫水中,再加入稀釋后的NaOH溶液(原堿濃度為40%左右),制成稍偏堿性的Na2SO3溶液。蒸煮液的濃度和pH值控制在8.0左右。（3）連續(xù)蒸煮使用M-D連續(xù)蒸煮器,連續(xù)加入蒸煮液和回收液的混合液,其流量分別為1.0L/s和0.2L/s,最高蒸煮溫度145,蒸煮壓力0.4MPa,液比約1:4 。27使用130-R高濃盤磨機兩段磨漿。一段和二段磨漿濃度分別為25%30%和20%25%,磨片間距分別為0.5mm和0.05mm左右,磨后漿經(jīng)20min左右的消潛處理,再經(jīng)篩選、濃縮處理。得率可達(dá)90%左右。（4）磨漿28 蔗渣SCMP 竹子SCMP 荻SCMP 紅麻全桿SCMP5、非木材原料SCMP

14、的研究29 APMP (alkaline peroxide mechanica pulp)是上世紀(jì)90年代在漂白CTMP(BCTMP)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由Sprout-Bauer公司在1989年6月份的國際機械制漿會議上推出的，被譽為“90年代最具發(fā)展?jié)摿Α钡闹茲{工藝。 四、堿性過氧化氫化學(xué)機械漿(APMP)30 APMP制漿具有廠房占地面積小、設(shè)備投資少、工藝流程簡單適用、且具有相對高強度、高白度、高得率的特點。我國已有好幾家造紙企業(yè)生產(chǎn)APMP漿，并取得了預(yù)期的效果。 BCTMP能耗高,排放廢水負(fù)荷高,且含硫化物,APMP制漿可以克服上述不足,生產(chǎn)出優(yōu)于BCTMP的紙漿。311、APMP生

15、產(chǎn)工藝流程木片 水洗 預(yù)汽蒸倉 一段擠壓機 一段浸漬器 一段反應(yīng)倉 二段擠壓機 二段浸漬器 二段反應(yīng)倉 一段高濃盤磨 中間池 螺旋壓榨 二段高濃盤磨 消潛池 篩選凈化 濃縮機 紙漿APMP作為改進(jìn)傳統(tǒng)的漂白化學(xué)熱磨機械漿的一種新技術(shù)其主要的獨特之處在于木片在磨漿之前，用傳統(tǒng)的擠壓機將原料碾碎，而后用H202漂液進(jìn)行浸漬而將木片漂白。 3233 整個流程的關(guān)鍵：兩段螺旋壓榨。壓縮比41以 上。工藝的主要特點可以描述為一種漂白的方式：- - 在原料仍處于木片狀態(tài)時漂白的，將制漿與 漂白結(jié)合在一起同時完成的一種制漿方式。342、APMP制漿工藝條件（1）木片洗滌、預(yù)汽蒸螺旋擠壓機（2）第一段擠壓、浸

16、漬螺旋擠壓： a.將木片中空氣、多余水分及樹脂等擠出； b.將木片碾細(xì)。壓榨后木片干度能達(dá)60%左右。螺旋浸漬： a. 浸漬的化學(xué)藥品：主要是 NaOH、H2O2及過氧 化物穩(wěn)定劑如DTPA(或EDTA)、硅酸鈉、鎂鹽。 b. 浸漬時間：約2min第一段反應(yīng)：溫度7075,停留25min。35 第二段反應(yīng)倉(停留40min-45min,溫度70 75,相當(dāng)于H202高濃漂白)。反應(yīng)后的木絲團經(jīng) 計量螺旋送入第一道盤磨。（3）第二段擠壓、浸漬第二段浸漬器內(nèi)為低堿度高H202用量的堿性H202藥液,主要是為提高漿料白度。36（5）篩選 為除去纖維束,篩選采用縫寬為0.15mm的縫篩,對漿料進(jìn)行精選

17、。最關(guān)鍵的是螺旋撕裂機的擠碾作用（4）兩段盤磨磨漿 APMP一般是常壓磨漿,常壓磨漿其磨區(qū)壓力較低,以減少H202無效分解。373、APMP制漿機理 APMP的制漿機理是NaOH和H2O2共同作用的結(jié)果。保證預(yù)浸漬藥液有一定堿度，促使H2O2離解出HOO-，充分發(fā)揮H2O2的漂白效果。潤脹和軟化纖維，溶出某些抽出物及木材中的短鏈的的半纖維素，并溶出小分子量的木素。NaOH的作用有二個方面38H2O2的作用有三個 H2O2在堿性條件下分解出的過氧化氫離子與木 H2O2OH- H2O + HOO- 素反應(yīng)，改變木素發(fā)色基團的結(jié)構(gòu)，并把它們氧化為無色的木素分子；在漂白木素分子的同時，使木素大分子側(cè)鏈

18、斷裂，變成小分子溶出；向木素分子中引入羧基，增加木素親水性，使木素軟化，其作用與向木素中引入磺酸基類似。 394、主要影響因素擠碾對APMP制漿的影響：螺旋擠碾機化學(xué)品用量：第一段弱浸漬，潤脹木片和皂化樹脂，NaOHH2O2 第二段強浸漬，提高白度, H2O2NaOH 螯合劑：掩蔽過渡金屬離子，提高紙漿白度。預(yù)處理溫度：低于100，以避免H2O2受熱分解。預(yù)處理時間：3060min磨漿條件：高濃磨漿，減少纖維切斷。第一段漿濃3035，第二段漿濃1520。后處理條件：消潛、漂白。405、APMP的性質(zhì)和應(yīng)用 APMP的生產(chǎn)，無論化學(xué)藥品消耗，還是能耗， 都較相應(yīng)的BCTMP低； 在相同的游離度下

19、，紙漿強度略低于BCTMP； APMP的生產(chǎn)成本略低于BCTMP。（1）闊葉材（2）針葉材 APMP與BCTMP相差不大。416、P-RC APMP制漿P-RC APMP和傳統(tǒng)APMP在過程中的主要區(qū)別： P-RC APMP在第二段浸漬后取消了反應(yīng)倉； P-RC APMP在初級精磨之后，不進(jìn)行段間洗滌而是設(shè)置了一個高濃留存（漂泊反應(yīng)）塔，使其在精磨機中的化學(xué)處理進(jìn)行得更完全，更好地改善光學(xué)性質(zhì)及更好地利用殘余的化學(xué)藥品，從而提高紙漿白度，降低能耗，減少化學(xué)藥品用量。preconditioning refiner chemical APMP 42Typical PRC APMP ProcessC

20、hips after screening and washingAPS 1APS 21st Impregnation2nd ImpregnationPri. refinerSec. refinerScrew pressPri. screenSec. ScreenRej. refinerPMHC tankLatency or screeningLatency chestRej. pressPressDTPAAlkaline peroxideHC bleaching tankAlkaline peroxide43岳陽楊木化機漿車間 （APMP）（1）原料 意大利焦楊（心材為黑色）速生材，產(chǎn)于洞庭湖

21、區(qū)。（2）備料 人工剝皮前原木儲存四個月，使水分大于40%.（3）備料流程人工剝皮縱式拉木機皮帶機輥子機削片機（六刀圓盤式）旋風(fēng)分離器搖擺篩1#斗提機木片倉出料螺旋斗提機棧橋皮帶提升機去磨漿段44（4）磨漿流程1#預(yù)蒸倉1#計量螺旋木片洗滌機木片脫水螺旋2#預(yù)蒸倉2#計量螺旋木片螺旋擠壓機預(yù)浸機反應(yīng)倉出料螺旋收集螺旋料塞螺旋汽蒸倉單螺旋出料口壓力輸送螺旋1#磨旋漿分離器中間漿池壓榨脫水機收集溢流螺旋3#計量螺旋2#磨消潛池壓力篩圓網(wǎng)濃縮機45 1#預(yù)蒸倉：12m3 70-90 料位70%（控制時間） 2#預(yù)蒸倉：12m3 80-90 料位70% 反應(yīng)倉：10m3 15min t90 (體積小，