氧脫木素在蔗渣漿ECF漂白中的應用

秦景燾

(廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司,廣西來賓,546100)

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·蔗渣漿漂白·

氧脫木素在蔗渣漿ECF漂白中的應用

秦景燾

(廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司,廣西來賓,546100)

摘要：介紹了廣西永鑫紙業13萬t/a漂白蔗渣漿的生產中，在ECF多段漂白工藝的首段增加氧脫木素段的技改項目,簡述了該項目的工藝流程、設備選型、技術參數及使用效果。

關鍵詞：蔗渣漿；氧脫木素；ECF；漂白

廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司(以下簡稱來賓紙業)主要是利用集團內部豐富的甘蔗渣資源生產漂白蔗渣漿,產能13萬t/a(絕干漿)。其漂白流程為D0EopD1,配置8/D二氧化氯發生器一套,從運行的結果上看,采用D0EopD1漂白工藝生產的紙漿白度色澤佳、纖維強度好,具有質量穩定的特點。但由于該工藝中沒有配備氧脫木素工藝設備,進入漂白工段的紙漿硬度偏高(卡伯值14~16),耗用化學品成本偏高。同時,由于漂白所有廢水均全部排放進入廢水處理站,造成廢水處理的運行成本也偏高。

氧脫木素技術在國際上被廣泛用于ECF和TCF多段漂白的首段,其主要作用是在堿性條件下利用分子氧對纖維中的木素進行氧化降解,該段可脫除木素達35%～45%,大大降低了進入漂白段的殘余木素含量,使漂白化學品的消耗降低,減少漂白廢水的污染負荷。氧脫木素具有環境污染少、紙漿得率高、黏度高、白度穩定、返黃少、脫水性能好、漂白費用低等優點。氧脫木素的另一貢獻是能夠把氧脫木素廢液帶入堿回收系統,對氧脫木素段的堿進行回收,同時可以降低進入廢水處理站的污染負荷,降低了廢水處理運行成本。

為了提高紙漿得率,降低漂白成本,減少廢水排放,降低環境污染,生產期間通過對設備、技術上存在的瓶頸問題進行反復試驗研究,提出在原有D0EopD1漂白生產工藝流程的基礎上新增一套氧脫木素的清潔漂白技術,即OD0EopD1漂白。本文介紹了該技改項目的工藝流程、設備選型、技術參數和使用效果。

1工藝流程優化措施

1.1原漂白工藝流程

原漂白工藝流程見圖1。

從蒸煮來漿經傳統的洗滌和封閉篩選流程后直接進入D0EopD1漂白流程,其缺點為：因進入漂白段的紙漿硬度高、殘余木素多,致使漂白段消耗的化學品成本高,且漂白廢水全部進入廢水處理站,造成廢水處理的運行成本也偏高。

圖1　原漂白工藝流程圖

圖2　新增氧脫木素段的漂白工藝流程圖

1.2新增氧脫木素段的工藝流程

蒸煮后的化學漿經洗滌提取黑液后,首先漿料在中濃狀態下,經過一定的加熱和加壓,通入O2進行氧脫木素(O段)；然后進入ClO2漂白(D0段)；再進入H2O2強化堿抽提漂白(Eop段)；最后可選擇性運行ClO2漂白以進一步提高白度(D1段),經洗凈后即成漿。該流程不僅適用蔗渣漿的漂白,同時適用于桉木漿、竹漿的漂白,成漿白度達85%以上。新增氧脫木素段的工藝流程見圖2。

為了優化漂白漿質量及降低生產成本,以蔗渣為原料生產運行時,現有的D1段可以不運行,即ODEop工藝流程。使用桉木、竹子等原料時,漂白生產線采用OD0EopD1工藝流程運行。

所以該流程可以根據漂白漿市場情況及生產原料變動,靈活進行ODEop(少氯漂白,蔗渣漿≥84%)和OD0EopD1漂序的流程調整,且生產線無需改動,可以隨時切換。因此,該漂白技術適應范圍廣,可適用于廣西豐富的蔗渣、竹子、桉木等原料。

2新增設備配置及說明

增加的主要設備及土建為：1臺120 m2鼓式真空洗漿機、1臺180 m3氧脫木素反應塔、1個5 m3旋風分離器、1臺中濃泵、1臺蒸汽加熱器、1臺中濃混合器、1套400 Nm3/h制氧站；建設制氧站廠房500 m2。

工藝流程的走向改造為：原工藝流程漿料經“5+1”提取后進入洗后貯漿塔?，F改為漿料經提取后進入氧脫木素反應塔,出氧反應塔后經旋風分離器進入洗后貯漿塔。為保證氧脫木素段的洗凈度,需要再增加1臺鼓式真空洗漿機,安裝位置在現篩選系統后的濃縮設備即鼓式真空洗漿機的后面,篩后漿經過2臺真空洗漿機串聯洗滌后進入篩后貯漿塔,洗漿流程改為“5+2”。

3技術參數

以蔗渣為主要生產原料,通過技改，在D0EopD1的漂白流程前段新增氧脫木素段以生產中高檔漂白化學漿,其漂序為OD0EopD1。未漂漿質量要求：白度>40%、黏度>900 mL/g、卡伯值14～16,要求未漂漿雜質少,漂后成漿白度84%～88%,其漂白工藝參數見表1。

4運行情況

在新增氧脫木素(O)段調試成功后,進行連續生產運行,以蔗渣為原料生產,采用OD0Eop(D1)工藝流程,其中Eop后段的D1段可選擇性運行,以確保漿料質量達標。該流程具有漂后紙漿白度高,返黃值低,產品質量穩定、工藝路線穩妥、可靠的特點。2014年6月份生產過程記錄如表2所示。

5影響漿料質量的主要因素及注意事項

(1)O2與紙漿的高效混合。中濃混合至關重要,為了獲得O2與紙漿懸浮液的高效混合,一是需要對持續加入的O2進行初步離散使其產生較大的界面；

表2　2014年6月份生產過程檢測數據

表1　來賓紙業OD0EopD1漂白主要工藝參數

二是需要使O2與紙漿混合均勻。

(2)紙漿濃度。單靠有效混合并不能取得氧脫木素段的良好性能。O2擴散到紙漿懸浮液后,在漿流進入氧脫木素塔時確保一致的漿濃，以滿足O2擴散。根據試驗數據,為了保持氧脫木素后漿的良好性能,紙漿濃度需高于10%,11%～12%較為合適。若漿濃較低,則O2更趨于聚合,使O2與漿料接觸面積減少,而且漿濃低于10%時,更容易出現溝流現象。

(3)反應溫度。氧脫木素時的溫度影響脫木素的速率,溫度越高,硬度降低速度越快。此外,氧脫木素時用堿量不同,升高溫度對氧脫木素的影響也不同。用堿量越高，升高溫度對氧脫木素的影響越大,表現在紙漿硬度下降越快。生產上一般采用的溫度范圍為90～110℃。提高溫度可增加開始階段的脫木素程度,但并不顯著增加后期脫木素速度。

(4)O2壓力、用量和純度。只要反應時保持足夠的氧壓,用氧量的影響不大；一般生產時在0.6～1.1 MPa壓力下,耗氧量約2%～2.5%,O2的純度最好達到93%以上。為了取得高效的氧脫木素作用,在反應時間內必須有過量的氧；O2的分壓與脫木素速率有一定的關系,氧壓越高,脫木素效率越大,但碳水化合物的降解也越大。經反復試驗證明,合理的氧壓為1.0 MPa左右。

(5)氧脫木素后的洗滌。從經濟和環境方面考慮,必須把氧脫木素后溶解的有機物從紙漿中徹底洗出,并與蒸煮黑液一起回收。洗滌是為了下一次蒸煮準備化學品而回收無機物的一種手段,而洗滌效率尤為重要,因為溶解的有機物攜帶量會大大增加漂白劑用量和廢水污染物質量含量。

6運行成本比較

對原漂白流程(D0EopD1)運行成本與新增氧脫木素段的漂白流程(OD0EopD1)運行成本進行對比,具體如表3所示。從表3可以看出，蔗渣漿運行OD0EopD1漂白工藝比D0EopD1漂白工藝噸漿節省成本127.7元。

7廢水污染負荷

隨著堿回收技術的日益成熟,制漿造紙廢水治理的重點為漂白廢水的污染治理。本項目擬采用的ODEop (或OD0EopD1)漂白流程屬于少污染流程,其中O段產生的廢液可以納入堿回收處理,幾乎不造成環境污染,外排到中段水處理站的主要是D段和Eop廢水(其中部分Eop廢水回用于鍋爐的脫硫塔系統),排放的廢水量少,污染負荷低,可生化性好。

經ODEop(或OD0EopD1)漂序后的廢水量為50 m3/t(絕元/kWh，廢水處理為元/m3；總價為每噸漿的費用。

表3　蔗渣漿D0EopD1與OD0EopD1兩種漂序的噸漿成本分析

注單耗為每噸漿的化學品等用量；單價：化學品為元/kg；蒸汽用量為元/t標煤，耗電為

干漿)，綜合廢水水質：CODCr800～900 mg/L,BOD5400～500 mg/L,SS 350～500 mg/L,AOX≤12 mg/L；綜合廢水經中段水處理后CODCr≤90 mg/L,BOD5≤20 mg/L,SS≤50 mg/L,AOX≤12 mg/L。各項指標達到GB3544—2008造紙污染物排放標準的要求。

8結語

本技改項目在粗漿洗滌與篩選之間引入一段氧脫木素(O)段,O2在堿性介質中產生脫木素作用,除去蒸煮后殘留的木素,為“氧堿”漂白,氧脫木素后的洗滌液與制漿廢液一起送至堿回收,進行蒸發和燃燒。以蔗渣漿為生產原料時采用ODEop漂序(少氯漂白,蔗渣漿白度≥84%)不僅節省紙漿的漂白成本127.7元/t漿,而且減少廢水的排放、降低廢水的處理費用,給企業帶來良好經濟效益的同時也實現了良好的社會效益。

參考文獻

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(責任編輯：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)

中圖分類號：TS7

文獻標識碼：A

文章編號：0254- 508X(2015)01- 0067- 04

作者簡介：秦景燾女士，助理工程師；主要從事制漿造紙工藝技術和生產管理工作。