CN106638094A

CN106638094A - 一种弱碱性双氧水漂白体系的p‑rc apmp制浆方法

Info

Publication number: CN106638094A
Application number: CN201611095218.5A
Authority: CN
Inventors: 李群; 张红杰; 王福敏
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-05-10

Abstract

本发明涉及一种弱碱性双氧水漂白体系的P‑RC APMP制浆方法，提供一种以氧化镁、过氧化氢为主漂剂的P‑RCAPMP制浆方法，本发明中用氧化镁全部替代化机浆双氧水漂白中的烧碱，并全部替代传统方法中的硅酸钠、硫酸镁，将上述漂白试剂在P‑RCAPMP制浆工艺管线的适当位置(喷放浆管处)加入，以提供稳定的pH值环境，最终制备出性能优良的高得率纸浆纤维。

Description

一种弱碱性双氧水漂白体系的P-RC APMP制浆方法

技术领域

本发明属于制浆造纸领域，涉及一种弱碱性双氧水漂白体系的P-RC APMP制浆方法。

背景技术

植物纤维原料短缺和环境污染问题一直是制约我国制浆造纸工业持续健康发展的主要障碍。近些年，高得率制浆工艺以其较低的植物纤维资源消耗和环境污染负荷等优势逐渐受到关注，发展非常迅速。其中，温和预处理加盘磨化学处理的碱性过氧化氢机械浆(Pre-conditioning Refiner Chemical pretreatment Alkaline Peroxide MechanicalPulp，P-RCAPMP)纸浆白度较高、机械强度较好，近些年在高档纸种中替代漂白阔叶木化学浆的应用方面越来越受欢迎。但是，传统的P-RC APMP制浆工艺都是以氢氧化钠为碱性介质。氢氧化钠的强碱性会导致纸浆得率低、废水BOD和COD_Cr负荷重、阴离子垃圾干扰等种种问题，严重影响P-RCAPMP制浆漂白的生产操作和成浆质量。因此，近几年国内外制浆造纸界的科研人员积极开展以MgO或Mg(OH)为碱源的高得率制浆漂白技术的研究工作，并在文献中公开介绍镁碱替代钠碱的高得率制浆漂白技术：1、Linyong Ye等人分别发表在《Carbohydrate Polymers》杂志2012年第88卷4期第1435-1439页“Effect of partiallysubstituting MgO for NaOH on bleaching of pine(Pinus massoniana)thermomechanical pulp”中，用MgO部分替代碱性过氧化氢漂白松木类(马尾松)TMP，主要探讨了MgO替代NaOH对浆料性能和废水特性的影响。研究表明，MgO替代部分NaOH可以降低化学成分在纸浆纤维中的溶出度，提高了纸浆得率，降低了排水负荷。2、赵江鹏等人在《中国造纸》杂志2011年第30卷第7期第1-6页《镁碱取代钠碱的杨木P-RC APMP高浓停留段工艺参数优化》以三倍体毛白杨为原料进行P-RC APMP制浆，探讨高浓停留段工艺参数(NaOH用量、H₂O₂用量和反应时间)对纸张性能的影响，发现随着MgO取代NaOH比例的增加(0～60％)。抗张强度、撕裂度下降，白度、不透明度、光散射系数、松厚度均增大。3、申请号201210029139.X的发明专利申请公开了一种使用镁碱的阔叶木P-RCAPMP制浆方法，该方法以氧化镁为碱源，将纯度为85％以上的氧化镁粉末配制成泥浆状的氧化镁悬浮液，将其作为高得率浆漂白的新碱源，部分替代氢氧化钠加入阔叶木P-RCAPMP生产线中，以提供适宜的pH值环境，最终制备出性能优良的高得率纸浆纤维。

现有文献或限于对镁碱替代钠碱的高得率制浆技术的实验室及相关理论研究(文献1、2)；或仅针对在北美盛行的TMP和BCTMP高得率制浆工艺所开展的镁碱替代钠碱的相关研究工作(文献1)，没有针对我国盛行的P-RC APMP工艺开展相关研究；也有用镁碱替代钠碱的P-RC APMP生产工艺的介绍(文献3)，但其中仍使用了硅酸钠，硅的存在会引发制浆废液黏度上升，特别是设备严重结垢等问题，影响制浆系统运行性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种以氧化镁、过氧化氢为主漂剂的P-RCAPMP制浆方法，本方法中用氧化镁全部替代化机浆双氧水漂白中的烧碱，并全部替代传统方法中的硅酸钠、硫酸镁，建立新型弱碱性双氧水漂白体系，这利用了氧化镁微溶并转化为氢氧化镁的特性，代替硅酸钠起到缓冲溶液作用，保持漂白过程pH值稳定；用氧化镁取代硅酸钠，避免了硅引起的漂白废液黏度上升和设备结垢问题，同时从根本上避免了当前采用热泵或蒸发浓缩方法处理化机浆废液过程中的硅干扰问题。将上述漂白试剂在P-RCAPMP制浆工艺管线的适当位置(喷放浆管处)加入，以提供稳定的pH值环境，最终制备出性能优良的高得率纸浆纤维。

一种弱碱性双氧水漂白体系的P-RCAPMP制浆方法，方法的步骤为：

(1)商品木片原料经筛选、洗涤、蒸汽预热软化等处理后，进入螺旋撕裂机，在挤压撕裂机出口处加入预先混合的化学品1，进入预浸器，经过压缩的木片在减压过程中部分恢复原状并吸收化学药品；

(2)被预浸渍的木片在反应仓内停留一段时间，进入第一段高浓磨浆机完成机械磨浆；出第一段磨浆机的纤维物料进入喷放浆管，同时加入化学品2，经过旋风分离器的汽固分离和冷却螺旋的浆料浓度调整后，进入高浓停留塔，完成纸浆的漂白；

(3)漂白的纸浆经过洗涤后，进入低浓磨浆处理工序，获得合格纸浆纤维。

所述“化学品1”和“化学品2”成分及其以纸浆绝干纤维计的重量百分比用量分别如下：

所述氧化镁配制成悬浮液使用，浓度为5％-8％，所述氧化镁悬浮液单独设置输送泵和输送管线。

而且，所述制浆方法的操作单元的参数设定范围如下：

预蒸仓；温度范围为60-100℃；停留时间10-30分钟

反应仓：温度范围为50-70℃；停留时间10-50分钟

挤压撕裂机：压缩比大于等于4∶1

一段磨：磨浆浓度为20％-40％；磨浆压力为0.05-0.5MPa

高浓停留塔：温度为65-100℃；纸浆浓度20％-40％；反应时间60-100分钟

消潜池：纸浆纤维浓度为0.5％-10％；温度为60-100℃

二段磨：磨浆浓度为1％-10％，常压磨浆

压力筛：进浆浓度为1％-10％

贮浆塔：纸浆纤维浓度为10-20％。

而且，由所述的制浆方法制得的高得率纸浆性能指标范围如下：

纸浆得率：85％-90％对绝干木片量；

纸浆中细小组分含量：10％-40％对绝干纸浆量；

纸浆游离度：100-500ml CSF；

纸浆ISO白度：65-80％ISO；

纸浆松厚度：2.5-3.5cm³/g；

纸浆裂断长：1.5-3km；

纸浆撕裂指数：1-3mN.m²/g；

吨浆COD发生量＜200kg；

在吨浆排水15m³条件下，废液黏度与传统烧碱法双氧水漂白工艺相比下降20％-30％。

本发明相对于现有技术取得了以下优点和积极效果：

1)建立新型弱碱性双氧水漂白体系，适用于所有双氧水漂白，包括化学浆全无氯双氧水漂白段；

2)利于氧化镁微溶并转化为氢氧化镁的特性，替代氢氧化钠，还可代替硅酸钠起到缓冲溶液作用，保持漂白过程pH值稳定；

3)取代硅酸钠，从而避免硅存在导致的制浆废液黏度上升问题，特别有利于解决当前采用热泵或蒸发浓缩方法处理化机浆废液过程中的硅干扰问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种弱碱性双氧水漂白体系制浆方法，所选用的制浆原料、化学药品和制浆生产设备以及具体的制浆工艺参数分别描述如下：

一、制浆原材料和设备

制浆中试生产采用商品杨木片，由3-5年生的杨木经削片机削成。

镁碱采用氧化镁粉末，其物化特性为：白色粉末，无臭、无味、无毒，是高活性的轻烧粉，微溶于水，其水的悬浮液呈弱碱性；难溶于有机溶剂；能溶于酸和铵盐；商品的纯度为85％以上，氧化钙含量不大于2％，金属离子杂质含量少(三价铁离子含量不大于0.2％；二价铜离子含量不大于1ppm；锰离子含量不大于200ppm)。镁碱需要事先在水的介质中配制成悬浮液，该悬浮液必须单独设置输送泵和输送管线，在P-RCAPMP工艺流程中的“喷放浆管”处单独加入到纸浆体系中，用量为2％(以绝干纤维计)。镁碱悬浮液的配制方法如下：

首先，向容积为3L的溶解罐内通入2000kg清水，开启罐内搅拌器(搅拌器为双层叶片，搅拌速度为60-100rpm)，连续向溶解罐内加入约108kg氧化镁固体粉末，加完后继续搅拌10分钟，然后开启罐外循环泵，配制出浓度约为5.4％的氧化镁悬浮液。

“化学品1”和“化学品2“按照P-RCAPMP制浆工艺流程加入，所包含的化学药品的用量如下：

上述百分数是以纸浆中的绝干纤维重量的百分比计，纸浆中的绝干纤维是计算的基准。

二、制浆工艺的具体流程

(1)木片仓中的杨木片经洗涤、脱水后，被转移到预蒸仓，通入蒸汽；接着，经预汽蒸处理的木片进入挤压撕裂机(MSD)，在MSD出口处加入化学品1，进入预浸器，木片经受机械挤压、浸渍吸收化学药品；

(2)被预浸渍的木片在反应仓内停留一段时间，进入第一段高浓磨浆机完成机械磨浆；出第一段磨浆机的纤维物料进入喷放浆管，同时加入化学品2，经过旋风分离器的汽固分离和冷却螺旋的浆料浓度调整后，共同进入高浓停留塔，在一定的时间和温度下完成纸浆的漂白，提高纸浆纤维的光学性能；

(3)利用螺旋压榨机的脱水浓缩和通过消潜池消除纸浆纤维的卷曲扭结的潜态，进入第二段低浓磨浆，对纸浆纤维进行进一步机械磨解处理，发展纸浆强度；

(4)纸浆纤维通过压力筛的筛选、多圆盘浓缩机的脱水浓缩，经中浓泵输送至贮浆塔，备用。

三、具体的制浆工艺参数

主要操作单元的工艺参数如下：

预蒸仓：温度范围为80℃；停留时间15分钟；

反应仓：温度范围为60℃；停留时间15分钟；

一段磨：磨浆浓度为35％；磨浆压力约为0.17MPa；

高浓停留塔：温度为85℃；纸浆浓度30％；调节停留塔内的液位(大约73％左右)，以保证漂白时间为90分钟；

消潜池：纸浆纤维浓度为5％；温度约为80℃；

二段磨：磨浆浓度约为5％，常压磨浆；

压力筛：进浆浓度约为5％；

贮浆塔：纸浆纤维浓度约为20％；

由实施例所生产的高得率纸浆编号为1#。

对比例1

所选用的制浆原料、化学药品和制浆生产设备与本申请实施例相同：

一、制浆原材料和设备

“化学品1”和“化学品2”添加的量如下：

二、制浆工艺的具体流程

采用的具体工艺流程和工艺参数都与本发明实施例1相同。

由对比例1所生产的高得率纸浆编号为2#。

1#和2#高得率纸浆性能对比如下表：

表1

备注：商品氢氧化钠固体的参考单价为1880元/吨；商品氧化镁的参考单价为700元/吨；工业级硫酸镁的参考单价为1200元/吨。

由表1可以看出，

采用氧化镁全部替代烧碱应用与传统漂白化机浆生产时，在成浆强度和白度指标基本不变的情况下，制浆废液COD下降大约20％，黏度降低大约25％，吨浆成本下降110元左右。

Claims

1.一种弱碱性双氧水漂白体系的P-RC APMP制浆方法，步骤为：

(1)将商品木片经洗涤、脱水后，被转移到预蒸仓，通入蒸汽，经预汽蒸处理的木片进入挤压撕裂机，在挤压撕裂机出口处加入预先混合的化学品1，进入预浸器，木片经受机械挤压、浸渍吸收化学药品；

(2)被预浸渍的木片在反应仓内停留一段时间，进入第一段高浓磨浆机完成机械磨浆；出第一段磨浆机的纤维物料进入喷放浆管，同时加入化学品2，经过旋风分离器的汽固分离和冷却螺旋的浆料浓度调整后，共同进入高浓停留塔，完成纸浆的漂白；

(3)利用螺旋压榨机的脱水浓缩和通过消潜池消除纸浆纤维的卷曲扭结的潜态，进入第二段低浓磨浆，对纸浆纤维进行进一步机械磨解处理，获得纸浆纤维；

(4)纸浆纤维通过压力筛的筛选、多圆盘浓缩机的脱水浓缩，经中浓泵输送至贮浆塔，得到最终的浆料；其特征在于，所述“化学品1”和“化学品2”成分及其以纸浆绝干纤维计的重量百分比用量分别如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化镁配制成悬浮液使用，浓度为5％-8％，所述氧化镁悬浮液单独设置输送泵和输送管线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述制浆方法的操作单元的参数设定范围如下：

预蒸仓：温度范围为60-100℃；停留时间10-30分钟；

反应仓：温度范围为50-70℃；停留时间10-50分钟；

挤压撕裂机：压缩比大于等于4∶1；

一段磨：磨浆浓度为20％-40％；磨浆压力为0.05-0.5MPa；

高浓停留塔：温度为65-100℃；纸浆浓度20％-40％，反应时间60-100分钟；

消潜池：纸浆纤维浓度为0.5％-10％；温度为60-100℃；

二段磨：磨浆浓度为1％-10％，常压磨浆；

压力筛：进浆浓度为1％-10％；

贮浆塔：纸浆纤维浓度为10-20％。