CN100500990C

CN100500990C - 纸浆清洁漂白方法

Info

Publication number: CN100500990C
Application number: CNB2005100369712A
Authority: CN
Inventors: 李友明; 陈中豪; 刘明友
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: WO2007025417A1; CN1737255A

Abstract

本发明涉及一种纸浆清洁漂白方法，包括：(1)单段双塔氧脱木素；(2)次氯酸盐漂白；(3)活化剂预处理；(4)过氧化氢漂白。本发明不采用对环境产生污染的氯气，而是使用无污染的氧气和过氧化氢清洁漂白剂、通过单段双塔氧漂和活化预处理实现高效漂白，其漂白效率高，白度达85%以上；其建设投资只为二氧化氯漂白的1/5左右；污染少，其AOX下降70%以上，废水排放量减少70%，COD_Cr排放量下降60%以上；生产线可以为纸浆漂白生产线的建设或在现有纸浆漂白生产线基础上改造形成，特别适合于日产50吨以上规模的木材、草类原料化学浆清洁漂白。

Description

纸浆清洁漂白方法

技术领域

本发明涉及制浆造纸工业的纸浆漂白方法，具体地说涉及木材类和草类纸浆清洁漂白方法。

技术背景

现有的纸浆漂白方法主要包括如下流程：氯化(C)—碱处理(E)—次氯酸盐(H)漂白(简称CEH漂白，下同)，CEH漂白主要存在如下问题：

(1)氯化采用氯气作漂白剂，氯气本身具有毒性，操作危险性大。

(2)氯化和碱处理过程产生大量的致癌毒性有机氯化物(AOX)，AOX不仅存在于漂白废水中，而且存在于纸浆和纸品中，废水中的AOX对微生物具有毒性作用，难以生化降解，导致排放废水无法达到国家标准(GB3544-2001)。

(3)CEH漂白浓度低，漂白清水用量大，废水无法实现循环回用，排放量大。

(4)漂后纸浆白度低(75％ISO以下)，返黄严重，无法抄造高档纸品，要提高纸浆表观白度，必须加入有致癌作用的荧光增白剂，而荧光增白剂是食品包装用纸所禁止使用的化学药品。

现有的纸浆漂白方法还有一种流程：氧(O)—一段二氧化氯(D₁)—碱处理(E)—二段二氧化氯(D₂)—过氧化氢(P)(简称OD₁ED₂P漂白，下同)，OD₁ED₂P漂白主要存在如下问题：

(1)单段氧脱木素率低，脱木素率在40—50％。双段氧脱木素使用两台中浓浆泵，段间洗涤，流程复杂。

(2)过氧化氢漂白效果差，白度增量在6％以下。

(3)漂白系统建设投资大，吨浆投资高达2000元以上，年产5万吨漂白系统投资一亿元以上。

(4)二氧化氯制备成本高。

(5)漂白设备要求有很强的抗腐蚀性，漂白设备无法实现国产化。

(6)漂白废水和纸浆中仍存在一定的毒性有机氯化物(AOX)。

现有的纸浆漂白方法没有氧气(O)与次氯酸盐(H)的组合、没有活化预处理(M)、没有活化预处理与过氧化氢(P)的组合。

发明内容

本发明的目的在于针对现有纸浆漂白技术存在的缺陷，提供一种纸浆清洁漂白方法，不采用对环境产生污染的氯气，而是使用无污染的氧气和过氧化氢清洁漂白剂、通过单段双塔氧漂和活化预处理过程实现高效漂白，其漂白效率高，白度达85％以上；其建设投资低，只为二氧化氯漂白的1/5左右；污染少，其AOX下降70％以上，废水排放量减少70％，COD_Cr排放量下降60％以上；生产线可以为纸浆漂白生产线的建设或在现有纸浆漂白生产线基础上改造形成，特别适合于日产50吨至300吨规模的木材、草类原料纸浆清洁漂白。

本发明的纸浆清洁漂白方法流程为：氧脱木素(O)—次氯酸盐漂白(H)—活化预处理(M，一种M活化剂预处理)—过氧化氢漂白(P)(简称OHMP，下同)，具体包括以下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素(O)

浓度为13—15％重量的纸浆中加入占纸浆1.5—2.5％重量的NaOH和0.05—0.10％重量的MgSO₄，通入蒸汽升温至100—110℃，通入占纸浆1.5—2.5％重量氧气，置于第一个升流塔内，塔顶压力为0.55—0.65Mpa，塔内温度为100—110℃，纸浆在塔内的停留时间为40—60分钟；

为了达到进一步脱木素效果，补加占纸浆0.5-1.0％重量氧气、0.5-1.0％重量NaOH和蒸气，置纸浆于第二个升流塔内，保持塔内温度在100—110℃，塔顶压力为0.35-0.45MPa，纸浆在塔内的停留时间约30—50分钟。经氧脱木素后，纸浆脱木素率达到60％左右。

两个氧脱木素塔之间无需中浓浆泵，无需增压泵，无需洗涤，由中浓浆泵实现纸浆在氧脱木素系统中的输送，氧脱木素塔塔底无需分配器，塔顶无需排料器。

(2)次氯酸盐漂白(H)

洗涤步骤(1)得到的浓缩纸浆至8—10％重量，加入占纸浆2.0—3.0％重量次氯酸盐，通入蒸气升温至35—45℃，进入降流塔，塔内停留时间为1—2小时，塔底稀释纸浆至2.5—3.5％重量；

(3)活化剂预处理(M)

洗涤浓缩的纸浆至5—6％重量浓度，加入占纸浆0.3—0.7％重量的活化剂并通入蒸气升温至50—55℃，进入降流预处理塔，塔内停留时间为30—40min，塔底稀释纸浆至2.5—3.5％重量；

所述活化剂是含有酸酐基团的有机化合物，例如亚硫酸酯酐、甘露酐、丁二酐、邻苯二甲酸酐或马来酸酐等，由于相关活性基团对影响纸浆白度的主要成分木素具有活化作用，从而提高了后续过氧化氢的漂白效果。

(4)过氧化氢漂白(P)

纸浆经洗涤浓缩至13—15％重量的浓度，加入占纸浆1.5—2.5％重量NaOH、2.0—3.0％重量Na₂SiO₃、0.05—0.10％重量MgSO₄，通入蒸气，纸浆在90—95℃下通入占纸浆2.0-2.5％重量的过氧化氢，进入升流式过氧化氢漂白管，再进入降流式过氧化氢漂白塔，纸浆在塔内停留90—120min，塔底稀释纸浆至2.5—3.5％重量浓度。

以上各种助剂的用量均相对与绝干浆。

与现有纸浆漂白方法比较，本发明具有如下优点：

(1)无元素氯清洁漂白(ECF)方法，环境效果好

●取消使用毒性原材料氯气，采用清洁漂白原材料氧气和过氧化氢作漂白剂；

●与传统CEH漂白比较，毒性AOX下降70％以上，AOX产生量大大低于国家排放标准；COD_Cr排放量下降60％以上；

●氧脱木素段(O)废水进入纸浆黑液提取工段，没有废水排放，预处理段(M)和过氧化氢段(P)废水实现逆流循环回用，减少废水总排放量的70％左右。

(2)氧脱木素效果好，流程简单

●氧脱木素率达到60％左右；

●氧脱木素属单段双塔流程，两个氧脱木素塔之间无需中浓浆泵，无需增压泵，无需洗涤，由一台中浓浆泵实现纸浆在整个氧脱木素系统中的输送；

●氧脱木素塔塔底无需分配器，塔顶无需排料器。

(3)活化预处理提高过氧化氢漂白效果

通过采用活化剂对纸浆进行预处理，活化了纸浆中影响纸浆白度的主要成分木素，提高后续过氧化氢的漂白效果，白度增量提高到15—20％以上，打破一般过氧化氢漂白白度增量只在10％以下的传统观念。

(4)建设投资少

由于不采用高建设投资的二氧化氯漂白方法，建设投资只占二氧化氯漂白的1/5左右。

(5)提高成浆质量和档次，可生产高档纸品

●传统CEH漂白漂后白度不超过75％ISO，采用本发明，漂后纸浆白度可提高到85％ISO以上，由于纸浆白度提高，纸品无需添加有毒的荧光增白剂，可作为食品包装用纸等；

●纸浆强度比传统CEH漂白提高20％左右；

●采用本发明，成浆返黄率只为传统CEH漂白的20％。

(6)漂白技术的适应性广

●适应木材化学浆、草类化学浆的漂白；

●适应50吨/日以上各种规模的化学浆漂白生产；

●适应制浆清洁漂白生产线的建设和传统CEH漂白生产线的改造。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

结合图1，本发明方法更详细的流程包括如下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素

约3％浓度的纸浆泵送至1^#真空洗浆机浓缩至13—15％的浓度，加入约2％NaOH、0.1％MgSO₄，通入低压蒸气使纸浆达到约70℃，经1^#中浓浆泵送入1^#中浓混合器，在1^#中浓混合器前加入中压蒸气使纸浆保持在100—110℃，在2^#中浓混合器前通入2％左右氧气，纸浆经2^#中浓混合器进入1^#升流式氧脱木素塔。保持塔内温度为100—110℃，塔顶压力约为0.6Mpa，纸浆在塔内的停留时间为40—60分钟。

纸浆从1^#升流式氧脱木素塔塔顶出来经3^#中浓混合器进入2^#升流式氧脱木素塔，在3^#中浓混合器前按需要补加0.5-1.0％氧气、0.5-1.0％NaOH和中压蒸气，保持2^#升流式氧脱木素塔内温度在100—110℃，塔顶压力约为0.4MPa，纸浆在塔内的停留时间约40分钟，然后由2^#升流式氧脱木素塔顶喷放至喷放锅，喷放锅底加入稀释水将纸浆稀释至约3％的浓度，然后泵送至2^#真空洗浆机和3^#真空洗浆机进行串联洗涤浓缩。

(2)氯酸盐漂白(H)

经3^#真空洗浆机洗涤浓缩至8—10％的纸浆加入约2.5％左右的次氯酸盐，通过1^#低浓混合机，并通入低压蒸气至40℃左右，混合均匀的纸浆进入降流漂白塔，塔内停留时间约为1.5小时，塔底稀释纸浆至3％左右的浓度，泵送至4^#真空洗浆机洗涤浓缩。

(3)活化剂预处理(M)

经4^#真空洗浆机洗涤浓缩的纸浆调整浓度至5％左右通过2^#低浓混合机，加入约0.5％的M活化剂，并通入低压蒸气至50℃左右，混合均匀的纸浆进入降流预处理塔，塔内停留时间为40min左右，塔底稀释纸浆至3％左右的浓度，泵送至5^#真空洗浆机洗涤浓缩。

(4)过氧化氢漂白(P)

纸浆经5^#真空洗浆机洗涤浓缩至13％左右的浓度，加入约2％NaOH、2％Na₂SiO₃、0.1％MgSO₄，通入低压蒸气使纸浆达到50℃左右，经2^#中浓浆泵送入4^#中浓混合器，在4^#中浓混合器前加入低压蒸气使纸浆保持在90—95℃，在5^#中浓混合器前通入2.0-2.5％过氧化氢，纸浆经5^#中浓混合器进入升流式过氧化氢漂白管，再进入降流式过氧化氢漂白塔，纸浆在塔内停留90min左右，塔底稀释纸浆至3％左右的浓度，泵送至6^#真空洗浆机洗涤浓缩。

以上各种助剂的用量均相对与绝干浆，得到纸浆白度80-85％ISO，产率92-95％。

实施例2

日产150吨芦苇化学浆清洁漂白方法：

(1)纸浆浓缩和氧脱木素药品的加入

漂前纸浆卡伯值约为15-20左右。

保持存池纸浆温度在40℃、浓度在3％左右，用浆泵将纸浆泵入1^#真空洗浆机浓缩，浓缩后纸浆浓度约为13—15％。

在洗浆机出口螺旋加入约2％NaOH、0.1％MgSO₄(对绝干浆计)进行混合，通过重力送入氧脱木素系统。

(2)纸浆氧脱木素及洗涤浓缩

纸浆进入1^#中浓浆泵立管，在立管下端加入低压蒸气，提高纸浆温度到70℃左右，纸浆经1^#中浓浆泵送入1^#中浓混合器，在1^#中浓混合器前加入中压蒸气提高纸浆温度至110℃，再经2^#中浓混合器送入1^#氧脱木素塔底部，在2^#中浓混合器前加入2％氧气(对绝干浆计)。纸浆在1^#氧脱木素塔的停留时间为40—60分钟，保持塔内温度110℃，塔顶压力0.6Mpa左右。

利用中浓浆泵的压头将1^#氧脱木素塔顶部出来的纸浆送入3^#中浓混合器，按需要3^#中浓混合器前补加0.5％氧气、NaOH以及中压蒸气，保证纸浆温度在105—110℃，3^#中浓混合器出浆从2^#氧脱木素塔底部进入，纸浆在2^#氧脱木素塔的停留时间为40分钟左右，保持塔内温度105—110℃，塔顶压力0.4Mpa左右。

利用2^#氧脱木素塔塔顶压力将纸浆喷入喷放锅，喷放锅底注水调整经氧脱木素的纸浆浓度在3％左右，泵入2^#真空洗浆机和3^#真空洗浆机进行串联洗涤浓缩。

经氧脱木素后纸浆脱木素率达到60％左右。

(3)纸浆次氯酸盐漂白及洗涤浓缩

经洗涤浓缩的纸浆调整浓度为10％左右，加入2.5％的次氯酸钙，由1^#低浓混合机混合后从次氯酸盐漂白塔上部进入，在1^#低浓混合机中加入低压蒸气，保证纸浆在次氯酸盐漂白塔的温度在40℃左右，停留时间控制在90分钟。

在次氯酸盐漂白塔底部注水调整纸浆浓度在3％左右，然后泵送至4^#真空洗浆机洗涤浓缩。

(4)纸浆M活化剂预处理及洗涤浓缩

经洗涤浓缩的纸浆调整浓度为5％左右，加入0.5％的M活化预处理剂，由2^#低浓混合机混合后从M预处理塔上部进入，在2^#低浓混合机中加入低压蒸气，保证纸浆在M预处理塔的温度在50℃左右，停留时间控制在40分钟左右。

在M预处理塔底部注水调整纸浆浓度在3％左右，然后泵送至5^#真空洗浆机洗涤浓缩。

(5)纸浆过氧化氢漂白及洗涤

经洗涤浓缩至13％左右的纸浆，加入1.5％NaOH、0.1％MgSO₄和2％Na₂SiO₃，在5^#真空洗浆机出口螺旋中混合进入2^#中浓浆泵立管，在立管下端加入低压蒸气，提高纸浆温度至50℃左右，纸浆经2^#中浓浆泵送入4^#中浓混合器，在4^#中浓混合器前加入低压蒸气提高纸浆温度至90℃，在5^#中浓混合器前加入2.0-2.5％过氧化氢(对绝干浆计)，通过5^#中浓混合器送入过氧化氢升流管，然后进入过氧化氢降流漂白塔。纸浆在降流漂白塔的停留时间90—120分钟，保持塔内温度90℃。

在过氧化氢降流漂白塔底部注水调整浓度在3％左右，然后泵送至6^#真空洗浆机洗涤浓缩。

漂后纸浆白度达到80—85％ISO。

以上各种助剂的用量均相对与绝干浆，产率92—95％。

Claims

1、一种纸浆清洁漂白方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素

浓度为13—15％重量的纸浆中加入占纸浆1.5—2.5％重量的NaOH和0.05—0.10％重量的MgSO₄，通入蒸汽升温至100—110℃，通入占纸浆1.5—2.5％重量氧气，置于第一个升流塔内，塔顶压力为0.55—0.65Mpa，塔内温度为100—110℃，纸浆在塔内的停留时间为40—60分钟；补加占纸浆0.5-1.0％重量氧气、0.5-1.0％重量NaOH和蒸气，置纸浆于第二个升流塔内，保持塔内温度在100—110℃，塔顶压力为0.35-0.45MPa，纸浆在塔内的停留时间为30—50分钟；

(2)次氯酸盐漂白

(3)活化剂预处理

洗涤浓缩纸浆至5—6％重量浓度，加入占纸浆0.3—0.7％重量的活化剂并通入蒸气升温至50—55℃，进入降流预处理塔，塔内停留时间为30—40min，塔底稀释纸浆至2.5—3.5％重量；所述活化剂是含有酸酐基团的有机化合物；

(4)过氧化氢漂白

纸浆经洗涤浓缩至13—15％重量的浓度，加入占纸浆1.5—2.5％重量的NaOH、2.0—3.0％重量的Na₂SiO₃和0.05—0.10％重量的MgSO₄，通入蒸气，纸浆在90—95℃下通入占纸浆2.0-2.5％重量的过氧化氢，进入升流式过氧化氢漂白管，再进入降流式过氧化氢漂白塔，纸浆在塔内停留90—120min，塔底稀释纸浆至2.5—3.5％重量浓度；

以上各种助剂的用量均相对于绝干桨。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述活化剂是亚硫酸酯酐、甘露酐、丁二酐、邻苯二甲酸酐或马来酸酐。