CN104088187A - 一种纸浆漂白方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纸浆造纸工艺技术领域，具体涉及一种高效绿色的纸浆漂白方法。所述纸浆漂白方法包括如下步骤：(1)单段双塔氧脱木素漂白；(2)酸或螯合剂预处理；(3)臭氧漂白；(4)过氧化氢漂白。本发明所述纸浆漂白方法采用含氧漂剂替代传统的含氯漂剂，彻底消除了可吸附有机氯化物的生成与排放，实现纸浆绿色漂白清洁生产，对环境友好，对人类健康有利；清水用量少，较现有的漂白方法省水50～80％以上；建设投资少，与同等规模的二氧化氯漂白相比较，可节省投资30～50％；与二氧化氯漂白相比较，吨浆生产成本可节约100～300元；且得到的漂白纸浆质量好，白度可达85％ISO以上，特别适用于抄造高档生活用纸。

Description

一种纸浆漂白方法

技术领域

本发明属于纸浆造纸工艺技术领域，具体涉及一种高效绿色的纸浆漂白方法。

背景技术

现有的纸浆漂白方法均以含氯漂白流程为主，具体来说包括两大类流程：含元素氯(即氯气)的漂白流程及含化合氯的漂白流程。该两类流程的工艺内容如下：

1、含元素氯(即氯气)的漂白流程，典型的工艺流程包括有：氯化(C)—碱处理(E)—次氯酸盐(H)漂白(简称CEH漂白，下同)，或氯化(C)—碱处理(E)—次氯酸盐(H)—次氯酸盐(H)漂白(简称CEHH漂白，下同)。CEH、CEHH漂白流程主要存在以下问题：

(1)氯化和碱处理过程产生大量的致癌的毒性有机氯化物(AOX)，AOX不仅存在于漂白的废水中，而且还存在于纸浆和纸品中，对环境及人类的健康造成极大危害；

(2)CEH、CEHH漂白纸浆浓度低，且无法实现废水的循环回用，漂白用水量很大，废水排放量亦大，其漂白废水排放量达100-150m³/t浆；

(3)CEH、CEHH漂白废水的COD_cr高，AOX高，无法达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的要求；

(4)漂白后纸浆白度低(75％ISO以下)、成纸发脆、返黄严重，无法满足高档工业生活用纸的抄造要求；

(5)要提高纸张表观白度，抄造时必须加入有致癌作用的荧光增白剂，而荧光增白剂在食品包装，生活用纸领域属禁止使用的化学药品。

2、含化合氯的漂白流程，典型的工艺流程有：氧脱木素(O)—第一段二氧化氯漂白(D₁)—碱处理(E)—第二段二氧化氯漂白(D₂)(简称OD₁ED₂漂白，下同)，OD₁ED₂漂白主要存在以下问题：

(1)二氧化氯制备系统复杂，操作危险性高，二氧化氯在空气中的爆炸极限浓度低；

(2)二氧化氯对漂白设备腐蚀性极强，二氧化氯漂白设备要求有很强的抗腐蚀性，漂白系统设备投资巨大；

(3)二氧化氯的制作成本高，纸浆漂白生产成本大；

(4)漂白系统的吨浆耗水量较大，漂白中段废水排水量较大，一般为25-30m³/t浆；

(5)中段废水污染负荷较高，其废水CODcr为1100-1300mg/L；

(6)漂白生产过程中生成毒性有机氯化物(AOX)，并进入漂白中段废水，对环境及人类健康造成严重危害；

(7)漂白过程中使用含氯漂白剂，残留在纸张中，对人体健康造成直接危害，特别是用于生产卫生用纸系列产品。

发明内容

针对现有纸浆漂白技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高效清洁的纸浆漂白方法。本发明所述纸浆漂白方法采用对环境友好的氧气、臭氧以及过氧化氢作为漂白剂，组成全无氯绿色漂白的流程，从而实现纸浆的绿色漂白清洁生产；本发明所述纸浆漂白方法具有漂白效率高、生产成本低、清水用量少、废水排放量低、污染负荷极轻、废水中不含对人类和环境危害严重的有机氯化物及可操控性强的特征，适用于针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、麦草浆、芦苇浆及蔗渣浆等各种纸浆的清洁生产，适用于新建纸浆漂白项目，也适用于纸浆漂白技改工程项目。

本发明所述纸浆漂白方法的流程为：单段双塔氧脱木素漂白(O/O段)——酸或螯合剂预处理(AQ段)——臭氧漂白(Z段)——过氧化氢漂白(P段)，包括如下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素漂白：

往初始纸浆中加入NaOH和MgSO₄，通入蒸汽进行升温，再通入氧气，然后置于第一升流塔内停留进行反应；纸浆在第一升流塔内反应后，进入到第二升流塔内停留进行漂白，漂白完成后，纸浆喷放到喷放锅内；

优选的，所述初始纸浆为针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、麦草浆、芦苇浆或蔗渣浆；

优选的，所述初始纸浆的浓度为12％～15％(wt)；

优选的，所述NaOH的用量为15～30Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述MgSO₄的用量为0.5～2Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述通入蒸汽进行升温后的温度为90～120℃；

优选的，所述氧气的通入量为20～40Kg/(t绝干浆)；

优选的，第一升流塔的工艺控制条件为：塔顶压力为0.5～0.8MPa，塔内温度为90～120℃，纸浆停留时间为40～60min；

优选的，第二升流塔的工艺控制条件为：塔内温度为100～120℃，塔顶压力为0.3～0.5MPa，纸浆停留时间为30～50min；

纸浆从第一升流塔进入第二升流塔时，不进行洗涤处理；

(2)酸或螯合剂预处理：

将步骤(1)处理后的纸浆进行洗涤，加入H₂SO₄或螯合剂，再加入粘度保护剂，进行预处理；

优选的，所述纸浆进行洗涤后的浓度为6～10％(wt)；

优选的，所述H₂SO₄的加入量为10～20Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述螯合剂的加入量为0.5～2.0Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)或二乙基三胺五乙酸(DTPA)；

优选的，所述粘度保护剂的加入量为3～15kg/(t绝干浆)；

优选的，所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；

优选的，所述预处理的反应条件为：温度为50～90℃，反应时间为30～60min；

(3)臭氧漂白：

将经步骤(2)预处理后的纸浆浓缩，进入臭氧反应器中，通入臭氧，常温状态下进行臭氧漂白；

优选的，所述经步骤(2)预处理后的纸浆浓缩后的浓度为32～42％(wt)；

优选的，所述臭氧的加入量为5～8Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述臭氧漂白的反应时间为1～3min；

(4)过氧化氢漂白：

将步骤(3)臭氧漂白后的纸浆进行洗涤浓缩，加入H₂O₂、NaOH、硅酸钠及粘度保护剂，通入蒸汽升温，然后进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔停留反应，反应结束得到漂白后的纸浆；

优选的，所述步骤(3)臭氧漂白后的纸浆进行洗涤浓缩后的浓度为12～15％(wt)；

优选的，所述H₂O₂的加入量为15～30Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述NaOH的加入量为5～15Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述硅酸钠的加入量为5～20Kg/(t绝干浆)；

优选的，所述粘度保护剂的加入量为3～5kg/(t绝干浆)；

优选的，所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；

优选的，经过蒸汽升温后的纸浆温度为85～100℃；

优选的，纸浆在过氧化氢降流漂白塔的停留时间为90～120min。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明所述纸浆漂白方法全部采用含氧漂剂(氧气、臭氧、过氧化氢)替代传统的含氯漂剂(氯气，次氯酸盐、二氧化氯)，从生产源头上彻底消除了可吸附有机氯化物(AOX)的生成与排放，实现纸浆绿色漂白清洁生产，对环境友好，对人类健康有利；

(2)本发明所述纸浆漂白方法全部采用含氧漂剂，其化学反应分解的最终产物是水，因此，在漂后纸浆中无任何有害人类健康的氯化物质残留，对生产生活卫生用纸特别有利；

(3)本发明所述纸浆漂白方法中的氧脱木素段废水进入纸浆黑夜提取工段，最终进入碱回收系统，无废水排放，AQ段、Z段、P段的废水全部逆流循环回用，仅在P段后的洗涤用10-15m³/t浆的清水，其清水用量较现有的漂白方法节省50～80％以上；

(4)本发明所述纸浆漂白方法的中段废水排放量很少，仅为10～15m³/t浆，较现有的漂白方法减少50～80％以上，中段废水的污染负荷COD_cr减少50～80％以上；

(5)本发明所述纸浆漂白方法的建设投资少，与同等规模的二氧化氯漂白相比较，可节省投资30～50％；

(6)本发明所述纸浆漂白方法生产运行成本低，与二氧化氯漂白相比较，吨浆生产成本可节约100～300元；

(7)本发明所述纸浆漂白方法得到的漂白纸浆白度高、质量好，白度可达85％ISO以上，特别适用于抄造高档生活用纸；

(8)本发明所述纸浆漂白方法原料适应范围广，即可用于木材原料纸浆，

又可用于草类原料纸浆的漂白生产；

(9)本发明所述纸浆漂白方法生产车间操作环境良好，生产操作过程中，

不含有任何危害操作工人健康的物质产生；

(10)本发明所述纸浆漂白方法可操作性、可控性良好。

附图说明

图1为本发明所述纸浆漂白方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1的工艺流程图所示，本发明所述纸浆漂白方法详细的流程步骤如下：

(1)单段双塔氧脱木素

由洗筛工段送来的本色纸浆经1^#1空洗浆机浓缩到12～15％的质量百分比浓度，加入1.5～3.0％NaOH(对绝干纸浆质量计)和0.05～0.2％MgSO₄(对绝干纸浆质量计)，由1^#中浓浆泵泵送至1^#中浓混合器，于1^#中浓混合器通入蒸汽升温至90～120℃，进入2^#中浓混合器，在2^#中浓混合器中通入2～4％氧气(对绝干浆质量计，氧气纯度为92～96％)，然后进入1^#氧脱木素升流塔，塔顶压力控制在0.5～0.8MPa，塔内温度为90～120℃，纸浆在塔内停留40～60min后，进入2^#氧脱木素升流塔，2^#氧脱木素升流塔内温度100～120℃，塔顶压力控制在0.3～0.5MPa，塔内停留时间为30～50min，到达反应要求后，纸浆喷放到喷放锅内贮存，以进入下一步工序。

(2)酸或螯合剂预处理

氧脱木素后纸浆泵送至2^#真空洗浆机，由2^#真空洗浆机与3^#真空洗浆机进行串联洗涤，纸浆洗净度控制在残碱0.2～0.3g/t(按NaOH计)以下。洗净后纸浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加1～2％H₂SO₄(对绝干浆质量计)或0.05～0.2％(对绝干浆质量计)的螯合剂，以及3～5kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂可选用EDTA或DTPA，通汽升温至50～90℃后进入预处理塔，在塔内停留时间为30～60min。

(3)高浓臭氧漂白

预处理后纸浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至32～42％的纸浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入5～8Kg/(t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经1～3min后完成反应。

(4)过氧化氢漂白

臭氧漂白后纸浆输送至4^#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至12～15％重量的浓度，而后加入0.5～1.5％NaOH(对绝干浆质量计)、0.5～2.0％硅酸钠(对绝干浆质量计)及适量粘度保护剂后，进入2#中浓浆泵，通汽升温至85～100℃后，进入3^#中浓混合器，在3^#中浓混合器内加入1.5～3.0％H₂O₂(对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留90～120min后，反应结束。

漂白纸浆泵送至5^#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。

实施例2

一种纸浆漂白方法，包括如下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素

由洗筛工段送来的本色纸浆经1^#真空洗浆机浓缩到12％的质量百分比浓度，加入1.5％NaOH(对绝干纸浆质量计)和0.2％MgSO₄(对绝干纸浆质量计)，由1^#中浓浆泵泵送至1^#中浓混合器，于1^#中浓混合器通入蒸汽升温至120℃，进入2^#中浓混合器，在2^#中浓混合器中通入4％氧气(对绝干浆质量计，氧气纯度为96％)，然后进入1^#氧脱木素升流塔，塔顶压力控制在0.8MPa，塔内温度为120℃，纸浆在塔内停留40～60min后，进入2^#氧脱木素升流塔，2^#氧脱木素升流塔内温度120℃，塔顶压力控制在0.5MPa，塔内停留时间为50min，到达反应要求后，纸浆喷放到喷放锅内贮存，以进入下一步工序。

(2)酸或螯合剂预处理

氧脱木素后纸浆泵送至2^#真空洗浆机，由2^#真空洗浆机与3^#真空洗浆机进行串联洗涤，纸浆洗净度控制在残碱0.3g/t(按NaOH计)以下。洗净后纸浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加2％H₂SO₄(对绝干浆质量计)或0.2％(对绝干浆质量计)的螯合剂，以及5kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂选用EDTA，通汽升温至50℃后进入预处理塔，在塔内停留时间为30min。

(3)高浓臭氧漂白

预处理后纸浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至32％的纸浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入5Kg/(t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经2min后完成反应。

(4)过氧化氢漂白

臭氧漂白后纸浆输送至4^#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至15％重量的浓度，而后加入0.8％NaOH(对绝干浆质量计)、2.0％硅酸钠(对绝干浆质量计)及适量粘度保护剂后，进入2^#中浓浆泵，通汽升温至100℃后，进入3^#中浓混合器，在3#中浓混合器内加入3.0％H₂O₂(对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留120min后，反应结束。

漂白纸浆泵送至5^#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。

实施例3

一种纸浆漂白方法，包括如下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素

由洗筛工段送来的本色纸浆经1^#真空洗浆机浓缩到15％的质量百分比浓度，加入3.0％NaOH(对绝干纸浆质量计)和0.05％MgSO₄(对绝干纸浆质量计)，由1^#中浓浆泵泵送至1^#中浓混合器，于1^#中浓混合器通入蒸汽升温至90℃，进入2^#中浓混合器，在2^#中浓混合器中通入2％氧气(对绝干浆质量计，氧气纯度为92％)，然后进入1^#氧脱木素升流塔，塔顶压力控制在0.5MPa，塔内温度为90℃，纸浆在塔内停留40min后，进入2#氧脱木素升流塔，2^#氧脱木素升流塔内温度100℃，塔顶压力控制在0.3MPa，塔内停留时间为30min，到达反应要求后，纸浆喷放到喷放锅内贮存，以进入下一步工序。

(2)酸或螯合剂预处理

氧脱木素后纸浆泵送至2^#真空洗浆机，由2^#真空洗浆机与3^#真空洗浆机进行串联洗涤，纸浆洗净度控制在残碱0.2g/t(按NaOH计)以下。洗净后纸浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加1％H₂SO₄(对绝干浆质量计)或0.05％(对绝干浆质量计)的螯合剂，以及3kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂选用DTPA，通汽升温至90℃后进入预处理塔，在塔内停留时间为60min。

(3)高浓臭氧漂白

预处理后纸浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至42％的纸浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入8Kg/(t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经1min后完成反应。

(4)过氧化氢漂白

臭氧漂白后纸浆输送至4^#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至12％重量的浓度，而后加入1.5％NaOH(对绝干浆质量计)、0.5％硅酸钠(对绝干浆质量计)及适量粘度保护剂后，进入2^#中浓浆泵，通汽升温至85℃后，进入3^#中浓混合器，在3^#中浓混合器内加入1.5％H₂O₂(对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留90min后，反应结束。

漂白纸浆泵送至5#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纸浆漂白方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)单段双塔氧脱木素漂白：

往初始纸浆中加入NaOH和MgSO₄，通入蒸汽进行升温，再通入氧气，然后置于第一升流塔内停留进行反应；纸浆在第一升流塔内反应后，进入到第二升流塔内停留进行漂白，漂白完成后，纸浆喷放到喷放锅内；

(2)酸或螯合剂预处理：

将步骤(1)处理后的纸浆进行洗涤，加入H₂SO₄或螯合剂，再加入粘度保护剂，进行预处理；

(3)臭氧漂白：

将经步骤(2)预处理后的纸浆浓缩，进入臭氧反应器中，通入臭氧，常温状态下进行臭氧漂白；

(4)过氧化氢漂白：

将步骤(3)臭氧漂白后的纸浆进行洗涤浓缩，加入H₂O₂、NaOH、硅酸钠及粘度保护剂，通入蒸汽升温，然后进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔停留反应，反应结束得到漂白后的纸浆。

2.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于：在步骤(1)中：

所述初始纸浆为针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、麦草浆、芦苇浆或蔗渣浆；

所述初始纸浆的浓度为12％～15％(wt)；

所述NaOH的用量为15～30Kg/(t绝干浆)；

所述MgSO₄的用量为0.5～2Kg/(t绝干浆)；

所述通入蒸汽进行升温后的温度为90～120℃；

所述氧气的通入量为20～40Kg/(t绝干浆)；

第一升流塔的工艺控制条件为：塔顶压力为0.5～0.8MPa，塔内温度为90～120℃，纸浆停留时间为40～60min；

第二升流塔的工艺控制条件为：塔内温度为100～120℃，塔顶压力为0.3～0.5MPa，纸浆停留时间为30～50min。

3.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于：在步骤(2)中：

所述纸浆进行洗涤后的浓度为6～10％(wt)；

所述H₂SO₄的加入量为10～20Kg/(t绝干浆)；

所述螯合剂的加入量为0.5～2.0Kg/(t绝干浆)；

所述螯合剂为乙二胺四乙酸或二乙基三胺五乙酸；

所述粘度保护剂的加入量为3～15kg/(t绝干浆)；

所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；

所述预处理的反应条件为：温度为50～90℃，反应时间为30～60min。

4.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于：在步骤(3)中：

所述经步骤(2)预处理后的纸浆浓缩后的浓度为32～42％(wt)；

所述臭氧的加入量为5～8Kg/(t绝干浆)；

所述臭氧漂白的反应时间为1～3min。

5.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于：在步骤(4)中：

所述步骤(3)臭氧漂白后的纸浆进行洗涤浓缩后的浓度为12～15％(wt)；

所述H₂O₂的加入量为15～30Kg/(t绝干浆)；

所述NaOH的加入量为5～15Kg/(t绝干浆)；

所述硅酸钠的加入量为5～20Kg/(t绝干浆)；

所述粘度保护剂的加入量为3～5kg/(t绝干浆)；

所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；

经过蒸汽升温后的纸浆温度为85～100℃；

纸浆在过氧化氢降流漂白塔的停留时间为90～120min。