氧脱木素在蔗渣浆ECF漂白中的应用

秦景焘

(广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司,广西来宾,546100)



·蔗渣浆漂白·

氧脱木素在蔗渣浆ECF漂白中的应用

秦景焘

(广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司,广西来宾,546100)

摘要：介绍了广西永鑫纸业13万t/a漂白蔗渣浆的生产中，在ECF多段漂白工艺的首段增加氧脱木素段的技改项目,简述了该项目的工艺流程、设备选型、技术参数及使用效果。

关键词：蔗渣浆；氧脱木素；ECF；漂白

广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司(以下简称来宾纸业)主要是利用集团内部丰富的甘蔗渣资源生产漂白蔗渣浆,产能13万t/a(绝干浆)。其漂白流程为D0EopD1,配置8/D二氧化氯发生器一套,从运行的结果上看,采用D0EopD1漂白工艺生产的纸浆白度色泽佳、纤维强度好,具有质量稳定的特点。但由于该工艺中没有配备氧脱木素工艺设备,进入漂白工段的纸浆硬度偏高(卡伯值14~16),耗用化学品成本偏高。同时,由于漂白所有废水均全部排放进入废水处理站,造成废水处理的运行成本也偏高。

氧脱木素技术在国际上被广泛用于ECF和TCF多段漂白的首段,其主要作用是在碱性条件下利用分子氧对纤维中的木素进行氧化降解,该段可脱除木素达35%～45%,大大降低了进入漂白段的残余木素含量,使漂白化学品的消耗降低,减少漂白废水的污染负荷。氧脱木素具有环境污染少、纸浆得率高、黏度高、白度稳定、返黄少、脱水性能好、漂白费用低等优点。氧脱木素的另一贡献是能够把氧脱木素废液带入碱回收系统,对氧脱木素段的碱进行回收,同时可以降低进入废水处理站的污染负荷,降低了废水处理运行成本。

为了提高纸浆得率,降低漂白成本,减少废水排放,降低环境污染,生产期间通过对设备、技术上存在的瓶颈问题进行反复试验研究,提出在原有D0EopD1漂白生产工艺流程的基础上新增一套氧脱木素的清洁漂白技术,即OD0EopD1漂白。本文介绍了该技改项目的工艺流程、设备选型、技术参数和使用效果。

1工艺流程优化措施

1.1原漂白工艺流程

原漂白工艺流程见图1。

从蒸煮来浆经传统的洗涤和封闭筛选流程后直接进入D0EopD1漂白流程,其缺点为：因进入漂白段的纸浆硬度高、残余木素多,致使漂白段消耗的化学品成本高,且漂白废水全部进入废水处理站,造成废水处理的运行成本也偏高。

图1　原漂白工艺流程图

图2　新增氧脱木素段的漂白工艺流程图

1.2新增氧脱木素段的工艺流程

蒸煮后的化学浆经洗涤提取黑液后,首先浆料在中浓状态下,经过一定的加热和加压,通入O2进行氧脱木素(O段)；然后进入ClO2漂白(D0段)；再进入H2O2强化碱抽提漂白(Eop段)；最后可选择性运行ClO2漂白以进一步提高白度(D1段),经洗净后即成浆。该流程不仅适用蔗渣浆的漂白,同时适用于桉木浆、竹浆的漂白,成浆白度达85%以上。新增氧脱木素段的工艺流程见图2。

为了优化漂白浆质量及降低生产成本,以蔗渣为原料生产运行时,现有的D1段可以不运行,即ODEop工艺流程。使用桉木、竹子等原料时,漂白生产线采用OD0EopD1工艺流程运行。

所以该流程可以根据漂白浆市场情况及生产原料变动,灵活进行ODEop(少氯漂白,蔗渣浆≥84%)和OD0EopD1漂序的流程调整,且生产线无需改动,可以随时切换。因此,该漂白技术适应范围广,可适用于广西丰富的蔗渣、竹子、桉木等原料。

2新增设备配置及说明

增加的主要设备及土建为：1台120 m2鼓式真空洗浆机、1台180 m3氧脱木素反应塔、1个5 m3旋风分离器、1台中浓泵、1台蒸汽加热器、1台中浓混合器、1套400 Nm3/h制氧站；建设制氧站厂房500 m2。

工艺流程的走向改造为：原工艺流程浆料经“5+1”提取后进入洗后贮浆塔。现改为浆料经提取后进入氧脱木素反应塔,出氧反应塔后经旋风分离器进入洗后贮浆塔。为保证氧脱木素段的洗净度,需要再增加1台鼓式真空洗浆机,安装位置在现筛选系统后的浓缩设备即鼓式真空洗浆机的后面,筛后浆经过2台真空洗浆机串联洗涤后进入筛后贮浆塔,洗浆流程改为“5+2”。

3技术参数

以蔗渣为主要生产原料,通过技改，在D0EopD1的漂白流程前段新增氧脱木素段以生产中高档漂白化学浆,其漂序为OD0EopD1。未漂浆质量要求：白度>40%、黏度>900 mL/g、卡伯值14～16,要求未漂浆杂质少,漂后成浆白度84%～88%,其漂白工艺参数见表1。

4运行情况

在新增氧脱木素(O)段调试成功后,进行连续生产运行,以蔗渣为原料生产,采用OD0Eop(D1)工艺流程,其中Eop后段的D1段可选择性运行,以确保浆料质量达标。该流程具有漂后纸浆白度高,返黄值低,产品质量稳定、工艺路线稳妥、可靠的特点。2014年6月份生产过程记录如表2所示。

5影响浆料质量的主要因素及注意事项

(1)O2与纸浆的高效混合。中浓混合至关重要,为了获得O2与纸浆悬浮液的高效混合,一是需要对持续加入的O2进行初步离散使其产生较大的界面；

表2　2014年6月份生产过程检测数据

表1　来宾纸业OD0EopD1漂白主要工艺参数

二是需要使O2与纸浆混合均匀。

(2)纸浆浓度。单靠有效混合并不能取得氧脱木素段的良好性能。O2扩散到纸浆悬浮液后,在浆流进入氧脱木素塔时确保一致的浆浓，以满足O2扩散。根据试验数据,为了保持氧脱木素后浆的良好性能,纸浆浓度需高于10%,11%～12%较为合适。若浆浓较低,则O2更趋于聚合,使O2与浆料接触面积减少,而且浆浓低于10%时,更容易出现沟流现象。

(3)反应温度。氧脱木素时的温度影响脱木素的速率,温度越高,硬度降低速度越快。此外,氧脱木素时用碱量不同,升高温度对氧脱木素的影响也不同。用碱量越高，升高温度对氧脱木素的影响越大,表现在纸浆硬度下降越快。生产上一般采用的温度范围为90～110℃。提高温度可增加开始阶段的脱木素程度,但并不显著增加后期脱木素速度。

(4)O2压力、用量和纯度。只要反应时保持足够的氧压,用氧量的影响不大；一般生产时在0.6～1.1 MPa压力下,耗氧量约2%～2.5%,O2的纯度最好达到93%以上。为了取得高效的氧脱木素作用,在反应时间内必须有过量的氧；O2的分压与脱木素速率有一定的关系,氧压越高,脱木素效率越大,但碳水化合物的降解也越大。经反复试验证明,合理的氧压为1.0 MPa左右。

(5)氧脱木素后的洗涤。从经济和环境方面考虑,必须把氧脱木素后溶解的有机物从纸浆中彻底洗出,并与蒸煮黑液一起回收。洗涤是为了下一次蒸煮准备化学品而回收无机物的一种手段,而洗涤效率尤为重要,因为溶解的有机物携带量会大大增加漂白剂用量和废水污染物质量含量。

6运行成本比较

对原漂白流程(D0EopD1)运行成本与新增氧脱木素段的漂白流程(OD0EopD1)运行成本进行对比,具体如表3所示。从表3可以看出，蔗渣浆运行OD0EopD1漂白工艺比D0EopD1漂白工艺吨浆节省成本127.7元。

7废水污染负荷

随着碱回收技术的日益成熟,制浆造纸废水治理的重点为漂白废水的污染治理。本项目拟采用的ODEop (或OD0EopD1)漂白流程属于少污染流程,其中O段产生的废液可以纳入碱回收处理,几乎不造成环境污染,外排到中段水处理站的主要是D段和Eop废水(其中部分Eop废水回用于锅炉的脱硫塔系统),排放的废水量少,污染负荷低,可生化性好。

经ODEop(或OD0EopD1)漂序后的废水量为50 m3/t(绝元/kWh，废水处理为元/m3；总价为每吨浆的费用。

表3　蔗渣浆D0EopD1与OD0EopD1两种漂序的吨浆成本分析

注单耗为每吨浆的化学品等用量；单价：化学品为元/kg；蒸汽用量为元/t标煤，耗电为

干浆)，综合废水水质：CODCr800～900 mg/L,BOD5400～500 mg/L,SS 350～500 mg/L,AOX≤12 mg/L；综合废水经中段水处理后CODCr≤90 mg/L,BOD5≤20 mg/L,SS≤50 mg/L,AOX≤12 mg/L。各项指标达到GB3544—2008造纸污染物排放标准的要求。

8结语

本技改项目在粗浆洗涤与筛选之间引入一段氧脱木素(O)段,O2在碱性介质中产生脱木素作用,除去蒸煮后残留的木素,为“氧碱”漂白,氧脱木素后的洗涤液与制浆废液一起送至碱回收,进行蒸发和燃烧。以蔗渣浆为生产原料时采用ODEop漂序(少氯漂白,蔗渣浆白度≥84%)不仅节省纸浆的漂白成本127.7元/t浆,而且减少废水的排放、降低废水的处理费用,给企业带来良好经济效益的同时也实现了良好的社会效益。

参考文献

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[3]LI Wen-long.Elementary Introduction to Pulp Bleaching[J].China Pulp & Paper,2012,31(10):69.

(责任编辑：常青)

The Application of Oxygen Delignification in Bagasse Pulp ECF Bleaching

QIN Jing-tao

(GuangxiLaibinYongxinPaperCo.,Ltd,Laibin,GuangxiZhuangAutonomousRegion,546100)

(E-mail: qit5220@163.com)

Abstract：An oxygen delignification stage was added ahead of the original ECF bleaching sequence in the modification of the bagasse pulp mill with capacity of 130000 t/a in Guangxi Laibin Yongxin Paper Co., Ltd., the technological process, equipment selection, technical parameters of the project as well as operation experience were introduced in the paper.

Key words：bagasse pulp；oxygen delignification；ECF；bleaching

收稿日期：2014- 08- 14(修改稿)

中图分类号：TS7

文献标识码：A

文章编号：0254- 508X(2015)01- 0067- 04

作者简介：秦景焘女士，助理工程师；主要从事制浆造纸工艺技术和生产管理工作。