劉紅霞 薛潤林
(1. 南京工業(yè)大學(xué),江蘇南京,210042;2. 南京義友自控儀表有限公司,江蘇南京,210042)
近幾十年來,我國棉短絨制漿生產(chǎn)都沿用先蒸煮后打漿的高溫高壓的傳統(tǒng)工藝進行,棉短絨中的棉籽碎片、棉桃碎片、草莖、木屑、硫酸不溶物等雜物全部進入蒸球進行處理,在某種義意上而言,“蒸球成了垃圾處理器”。由于棉短絨中雜質(zhì)多,一般采用高堿濃、高溫、高壓進行蒸煮,蒸煮制漿得率低,造成黑液CODCr高達10 萬mg/L 以上,嚴(yán)重污染水源、污染環(huán)境。許多不能達標(biāo)的小造紙廠、小精制棉漿廠、小化纖廠只能停產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)。
“棉短絨制漿系統(tǒng)專利”(專利號:20122061110-5.7)采用先打漿、后蒸煮的新工藝,不僅可去除80%以上的棉籽殼、棉桃碎片、草莖雜物、硫酸不溶物等雜物的污染負荷,還可以變害為寶。本文介紹了這個新工藝,以供同行參考。
傳統(tǒng)棉短絨制漿工藝流程示意圖見圖1。
圖1 傳統(tǒng)棉短絨制漿工藝流程示意圖
傳統(tǒng)的棉短絨制漿工藝是將棉短絨采用物理除雜后就進行蒸煮[1],蒸煮過程是棉短絨在高堿用量(45 ~55 g/L)、高溫(170 ~174℃)、高壓(0.7 ~0.8 MPa)的條件下,通過皂化、乳化和堿性裂解一系列復(fù)雜的化學(xué)和物理作用,從而達到制漿的目的:①去除棉短絨中的油脂、蠟質(zhì)、鐵、木素、多醣類等雜質(zhì),提高甲種纖維素的相對含量;②纖維初生壁和次生壁受到充分而均勻的破壞,纖維的結(jié)晶度受到一定的疏解和破壞,提高漿粕的化學(xué)反應(yīng)性能;③堿性裂解降低棉短絨纖維聚合度,生產(chǎn)一定聚合度要求的漿粕。
傳統(tǒng)的棉短絨制漿工藝,制漿得率低,化工原料消耗高,能耗高,污染重(黑液CODCr>10 萬mg/L)、污染治理成本高、難度大。因此,在當(dāng)今環(huán)保要求是第一要素的前題下,傳統(tǒng)工藝己不再適應(yīng)環(huán)保的要求和生產(chǎn)的發(fā)展,先打漿后蒸煮制漿新工藝,可以克服傳統(tǒng)工藝的不足,是一種環(huán)保實用的制漿新方法。
先打漿首先要解決在常溫條件下棉短絨的充分浸潤問題,棉短絨浸潤后要能浸沉水面以下,在漿池循環(huán)中棉短絨才能疏解均勻,為打漿、除砂創(chuàng)造好的條件。由于棉短絨外層是由油脂蠟質(zhì)層組成,親水性很差,即使在80 ~100℃的熱水中進行水煮,經(jīng)過60 min,棉短絨也不能充分浸潤,部分棉短絨仍浮在水面上。棉短絨用熱水進行水煮,有部分色素和熱水提取物溶出,降低水循環(huán)使用次數(shù);用熱水浸泡,水要從常溫(20℃)加熱到80 ~100℃,要消耗傳統(tǒng)蒸煮用蒸汽的50%;棉短絨加熱進行水煮,不能去除油脂蠟質(zhì),不能去除木素;熱水對棉短絨滲透效果也不佳,又浪費能源。筆者經(jīng)多年的研究和試驗,研制出專用滲透劑,既解決了棉短絨浸泡問題,又節(jié)約了蒸汽。專用滲透劑是以聚氧乙烯醚為主的多種縮合物,pH 值為5.0 ~7.0,耐堿、耐酸、無毒。
“棉短絨制漿系統(tǒng)專利”先打漿后蒸煮制漿工藝流程示意圖見圖2,其生產(chǎn)流程簡介如下。
圖2 棉短絨先打漿后蒸煮制漿流程示意圖
在常溫水槽中配制好質(zhì)量分數(shù)為0.02% ~0.05% (助劑/水)的YY-02 快速滲透劑水溶液40 m3,即投料液比為1∶(12 ~15)。
(1)啟動送風(fēng)機、除雜機、引風(fēng)機、開棉機進行投料。
(2)啟動常溫水槽泵泵送滲透劑水溶液。
(3)棉短絨在旋風(fēng)分離器與滲透劑水溶液進行攪拌潤濕。
(4)已經(jīng)潤濕的棉短絨經(jīng)過螺旋輸送機送到A洗料池。
(5)投料結(jié)束,打開A 洗料池循環(huán)推進器,漿料循環(huán)30 min。
按傳統(tǒng)工藝進行打漿。
(1)打開A 洗料池循環(huán)推進器,開啟長纖維漿泵,向精漿機供漿。
(2)精漿機是2 臺串聯(lián)的,打漿主要是以切短纖維為主,切短便于除砂。
按傳統(tǒng)工藝執(zhí)行,打開A 漿池推進器,漿料循環(huán),打開漿泵向606 除砂器、600EX 除砂器供漿,進行除雜。
(1)打開B 漿池推進器,漿料循環(huán);打開漿泵,向帶式壓榨機供漿,經(jīng)壓榨脫水的漿料含水50% ~60%,壓榨出的水經(jīng)沉淀后回用。
(2)壓榨脫水后的漿料,經(jīng)螺旋輸送機進行裝球投料。
(3)打開配堿槽堿泵,輸送堿液投料。
(4)根據(jù)不同產(chǎn)品要求,按棉短絨制漿的方法發(fā)明專利 (發(fā)明專利號:201010511566.2),按需、按段、按時泵入H2O2混合液,采用蒸球進行蒸漂,制備幣紙漿、精制棉漿的保溫最高溫度為110℃,制備化纖漿先保溫160 ~170℃,進而蒸漂溫度為80~105℃。
(5)蒸煮保溫結(jié)束,進行大放氣,倒料,兩遍洗料后 CODCr<2000 mg/L。
打開B 洗料池推進器,漿料循環(huán);打開漿泵,向漂白機供白漿,漿料進行白度、聚合度(DP)微調(diào)。
打開C 漿池推進器,漿料循環(huán);打開漿泵,向抄漿機供漿,按用戶的需要分別抄出幣紙漿、精制棉漿、化纖漿。
3.1 棉短絨浸潤投料時,采用較大的液比,投料時沒有棉絨飛出,操作環(huán)境有很大改善,蒸球濕漿裝鍋,環(huán)境干凈衛(wèi)生。
3.2 先打漿后蒸煮,棉籽、大的棉籽碎片、大的棉桃碎片等被打碎,大部分除去,剩下的小的雜質(zhì),在蒸煮過程中容易去除,雜質(zhì)去除率>95%。
3.3 帶式壓榨的出水經(jīng)沉淀后回用,漂白、抄漿白水回用,每噸漿用水<50 t,節(jié)水節(jié)能。
3.4 采用棉短絨專用滲透劑浸泡,與傳統(tǒng)工藝相比,蒸汽用量節(jié)省50%。
3.5 蒸煮用堿濃度15 ~25 g/L,與傳統(tǒng)工藝相比,堿用量節(jié)省50%。
3.6 先打漿后蒸煮,蒸煮半漿白度(未蒸漂漿)比常規(guī)蒸煮漿白度提高3% ~5%。
3.7 先打漿后蒸煮,采用低堿濃蒸煮,保留了傳統(tǒng)工藝中皂化脫脂、乳化去雜質(zhì),充分破壞纖維初生壁、次生壁,提高纖維素在堿化、醚化中的化學(xué)反應(yīng)性能。
3.8 廢水經(jīng)框式壓榨機壓出的污泥,含有豐富的細小纖維、棉籽碎片、棉桃碎片、木素等有機物,是種值蘑菇的好原料,可做農(nóng)家肥,還可做鍋爐燃料,售價50 ~100 元/t。
3.9 先打漿后蒸煮,纖維長度短,蒸煮后可進行噴放排料,噴放疏解纖維,縮短蒸煮時間。
3.10 先打漿后蒸煮可以利用傳統(tǒng)的制漿設(shè)備,技改項目少,費用少,上馬快,見效快。
3.11 先打漿后蒸煮可去除棉短絨中80%以上的雜質(zhì),再經(jīng)過H2O2蒸漂,COD 顯著降低,廢水經(jīng)過沉淀、絮凝后,就可達標(biāo)排放。
[1] LI Sheng-li. Impurity Removal from Cotton Linter in Cotton Linter Dissolving Pulp Production[J]. Ching Pulp & Paper,2011,30(9):73.李勝利. 棉短絨制漿過程中雜質(zhì)的去除[J]. 中國造紙,2011,30(9):73.