制浆造纸新技术复习题(1)

1、制浆造纸新技术（复习题）中国造纸工业的现状与发展一、我国现代造纸行业现状特点 1.技术密集型。造纸工业投资60%以上是设备投资，自动化程度高于一般制造业。 2.资金密集型。世界造纸工业每百美元产值占用资产154美元，同冶金、石油、化工相近。 3.规模效益型。造纸工业设备投入大，固定成本高，扩大规模是降低成本、增强竞争能力最有效的手段。 4.资源约束型 造纸工业属于原材料工业，对纤维来源的依赖性极高，世界上主要的制浆造纸国家原料资源都比较丰富，如美国、加 拿大、芬兰等国90%以上采用木浆造纸，其森林覆盖率都位居世界前列。 5.与国经济同步增长纸品的生产量和消费量的增长速度与国生产总值增长速度基本

2、同步，在工业化高速发展的时期， 则高于GDP 的增长。二、我国造纸行业现状 1.我国纸业发展潜力巨大我国纸张及纸板消费量还有很大的上升空间。相对其他行业，造纸行业具有明显增长潜力。 2.造纸业越来越受到政府重视2004年国家发改委正式公布全国林纸一体化工程建设“十五”及2010年专项规划，促进造纸 工业结构得到有效地调整。随着政策的逐步实施，在今后的几年里，我国造纸企业、尤其是行业龙头企业必将高速成长。 3.巨大市场吸引国际资本关注我国造纸行业现状有着广阔的市场空间吸引着世界纸业巨头的目光，吸引了国外大量资金的投入，众多的资本涌向中国市场也在一定程度上说明我国造纸行业市场发展前景大好。三、国内

3、造纸工业生产和市场总体态势为： 1、纸张生 产和消费整体将呈现增长，但增速降低 2、市场竞争加剧，企业经济效益下滑 3、转型升级，淘汰落后，企业整合速度加快 4、新技术应用和新产品开发将加快 5、国际贸易摩擦增多，纸张产品出口受阻 6、商品纸浆和废纸进口量继续增加 7、减排政策和管理力度加大四造纸发展新趋势： （1）纸机高速化。自动化 （2）节水，节能，降低消耗，高浓造纸技术 （3）文化用纸低定量五、我国造纸业面临的问题中国造纸行业现状存在很大的缺陷，首先就是纤维资源。目前我国严重依赖国外纤维，即使搞林纸一体化，增加1000万吨纸浆，也只是今年我国进口商品浆的数量

4、。其次是淡水资源十分匮乏。造纸工业需要耗水，就是目前国外最发达的国家也不可能不排水，当然这个量很低，可以进行自我净化，降到最低点，对环境不会有负面影响。但是没有水是不可能的，我们水资源没有优势。 其三是人均能源占有也是非常低的，这些也不可能支持我们造纸工业无限制的发展。我国惟一的优势就是人力资源，这个优势在小厂是明显的，但对大型的、现代化的造纸企业，劳动力的用量是非常小的，这个资源优势体现的不是很明显。作业一：非木材原料制浆新技术，新设备，发展趋势稻麦草制浆国家为什么限制它发展？ 原料的成分，灰分含量高 含二氧化硅。 制浆方法 碱法，灰分易溶出，黑夜回收硅干扰问题。禾草类制浆禾草类原料（主要为

5、麦草）是目前我国最主要的非木材纤维原料。麦草主要分布在河南、山东、河北、江苏、宁夏等小麦重点产区。麦草是我国最早使用的制浆原料之一，也是在非木材纤维中用量最高的原料。我国年产麦草约8000万吨，目前用于造纸的麦草量仅占总量的20%左右。 强化禾草类秸秆的备料过程，除去灰尘、草叶、梢、穗，是获得浆料滤水性能好、黑液黏度低的关键。目前国内较多采用的草类干湿法备料流程和装置为：原草刀辊切草机辊式除尘器双锥除尘筛输送皮带水力洗草机连蒸/蒸球或立锅。该系统的关键是水力洗草机的使用。麦草蒸煮主要采用烧碱或烧碱一蒽醌法，主要技术措施有：提高蒸煮液比，采用冷喷放技术；采用低温快速均匀蒸煮工艺；干湿法备科+横管

6、连续蒸煮技术；如山东泉林纸业参考木浆RDH蒸煮技术的基础上开发的大液比蒸煮锅麦草高硬度置换蒸煮技术，采用锅内高温洗涤和冷喷放技术，提高了纸浆质量，降低了黑液黏度，实现了黑液的循环使用和高黑液提取率。麦草浆黑液提取与筛选系统挤压一置换洗涤封闭筛选组合，即采用双辊、螺旋或转鼓挤浆机+新一代平面阀波纹板真空洗浆机（4+1或3+1）逆流洗涤流程+封闭筛选系统。 运行实践表明，采用组合逆流洗涤，黑液提取率明显提高，节水效果显著。例如，河南新乡新亚纸业，采用转鼓高浓挤浆机与（3+1）或（4+1）真空洗浆机组的组合，麦草浆黑液提取率分别达90.8%和94.6%；洗涤与筛选用水逆流循环使用，用水量可降至每吨浆

7、40立方米以下。河南白云纸业开发的双辊挤浆机在麦草浆黑液提取系统应用后，黑液提取率由原来的85%提高到91%。麦草浆漂白 采用的漂白方法很长时间为低浓度次氯酸盐单段漂和CEH三段漂，用水量大，化学品用量高，漂白浆白度和强度低，废水污染物浓度高。由于大多数麦草浆厂规模较小，采用CEH漂白运行成本低，白度可达80%ISO左右，从经济上考虑，企业大多数选择了CEH漂序。 随着国家环保要求的日益严格，元素氯的禁止使用，麦草浆的漂白技术会逐渐向ECF和TCF推进。2008年，全麦草浆中浓短序O-Q-PO清洁漂白生产线已在河南仙鹤纸业成功投运，漂白浆白度达到80%ISO以上，裂断长达到7.0千米以上。此漂

8、白工艺的中段漂白废水排放量为每吨浆30立方米，比传统CEH漂白废水排放量减少60%。美卓先进的非木材制浆技术与木材原料相比，非木材纤维原料易脱木素至低卡伯值。采用管式蒸煮器的烧碱法或硫酸盐法连续蒸煮已成为非木浆生产的首选技术。连续管式蒸煮器系统具有以下特点：在蒸煮工艺和原料方面具有灵活性；通过特殊的蒸煮器螺旋设计可实现均匀蒸煮；通过冷喷放技术可实现良好的热经济效益；蒸汽消耗量低。FreeFiberTM工艺FreeFiberTM工艺是一种能够解决硅干扰问题的新型、弱碱蒸煮工艺，同时允许采用现代制浆生产线和化学品回收设备。FreeFiberTM工艺的主要特点是对经碳酸钠浸渍的纤维原料进行气相蒸煮。

9、气相蒸煮中以乙醇蒸汽作为加热介质。而液相中的乙醇可促进木素溶解，且乙醇和适宜的高pH值意味着原料中硅的溶解量很少。以碳酸钠作为碱源可使化学品回收工艺得到简化，且不需要白泥煅烧和苛化。因此，不需要石灰窑和苛化车间。由于蒸煮是在低液比下进行，因而减少了热需求量和能源消耗。作业二：制浆过程中深度脱木素方法和原理，方法区别，原理方法结合深度脱木素技术 深度脱木素技术是20世纪80年代初在传统脱木素基础上通过改善工艺条件或改良设备发展起来的。 在保证纸浆质量的情况下，提高木素脱除率，使进入漂白工段的纸浆木素含量降低。 传统的硫酸盐法蒸煮得浆的卡伯值范围，一般针叶木浆为2832，阔叶木浆为1822，低于这

10、个范围，纸浆的强度和得率会受到严重损失。深度脱木素技术可以在保证纸浆得率和强度不损失的条件下，提高木素的蒸煮去除率使蒸煮针叶木浆的卡伯值降至20，阔叶木浆的卡伯值降至1315，大大减轻后续工序的化学品耗量和废水的污染负荷。 深度脱木素技术使纸浆更易于进行无元素氯( ECF) 漂白、全无氯( TCF) 漂白,使制浆过程的低污染、封闭循环零排放成为现实。 深度脱木素还表现出了能耗低、纸浆质量稳定的优点。深度脱木素四个基本原则 整个蒸煮过程中碱浓分布尽可能均匀一致，在初始脱木素阶段碱浓度要低，接近蒸煮末期碱浓度要高； 蒸煮液中保持高的HS- 浓度，尤其在蒸煮初期和大量脱木素阶段的开始； 采用尽可能低

11、的最高蒸煮温度； 保持蒸煮液中溶出物（如木素）浓度尽可能低，特别是在蒸煮后期。深度脱木素原理： （1）硫的吸附 （2）白液（碱）均一化 （3）低溶解固形物含量 （4）低温蒸煮 （5）冷喷放深度脱木素方法：（1）连续蒸煮常用技术 MCC技术，即改良连续蒸煮 EMCC，即深度脱木素的改良连续蒸煮 ITC技术，即等温蒸煮 Compact-G1，即一代紧凑蒸煮和Compact-G2，即二代紧凑蒸煮。 Lo-solids cooking技术，即低固形物蒸煮。（2） 间歇蒸煮的发展技术？ RDH(快速置换加热蒸煮)系统； Super-Batch(超级间歇蒸煮)系统； Ener-batch (低能耗蒸煮)系

12、统； DDS(置换蒸煮)系统(3) 添加助剂改良蒸煮 DDS置换蒸煮系统蒸煮操作(1) 装料 (LC)： 这个操作与传统的间歇蒸煮一样：把木片、冷黑液和一些冷白液装入蒸煮锅，保证 pH值 12。冷液体用于装填木片及中和木片表面的酸性物质。在操作的后段，装料阀关闭，蒸煮锅与外界常压断开进入带压状态。(2) 温黑液充装 (IC)初级蒸煮： 蒸煮锅用温黑液和冷白液来充装，并把锅内装料过程中加入的冷黑液置换出来，同时开始脱木素。随着蒸煮锅温黑液液体充装，锅内的压力和温度提高，脱木素不断进行；当蒸煮锅被提高到足够的温度时，木素得到最佳的去除。(3) 热黑液充装 (MC)中段蒸煮：用热黑液和热白液来充装蒸

13、煮锅，把前一步温充操作中加进的温黑液置换出来。随着蒸煮锅温度的提高，脱木素继续进行。高温的黑液由于加入的碱较少，可降低对纤维素和半纤维素的降解。(4) 蒸煮 (FC)： 该操作与常规间歇蒸煮一样。在升温期间，如果需要，就利用蒸汽加热蒸煮锅到需要的最高蒸煮温度。在保温期间，蒸煮锅在一定的蒸煮温度下保持适当的时间。在这个操作期间，根据锅内上中下三部位的温度情况来决定是否需要继续循环蒸煮锅内蒸煮液。总的蒸煮时间可用 H 因子或 CPL 公司的脱木素确定因子 DDF 来决定。(5) 置换 (RC)： 利用洗浆的滤液把热蒸煮液置换出来，同时锅内料液被冷却。被置换出的热黑液贮存在槽区内 (170到热黑液内

14、槽、150到热黑液外槽、130到温黑液内槽、110到温黑液外槽 )，并在下一个蒸煮操作中回用。置换最后使得蒸煮锅内容物被冷却至低于常压的闪蒸温度 (100 )。(6) 放锅(DC)： 在这一操作中，用泵把被冷却至低于常压闪蒸温度的蒸煮锅内容物抽出锅外，进行冷喷放；除此之外，其余的过程与常规间歇蒸煮一样。DDS 蒸煮系统的特点(1) 回用黑液中的热能 : DDS 系统用泵输送的药液或黑液经过蒸煮锅内木片层来提高蒸煮锅的温度，使它在常温下开始，一直升温达到或接近最高蒸煮温度。泵送药液的两个阶段被称为初级蒸煮与和中段蒸煮，由于回用了前一蒸煮过程置换出来的黑液，使得黑液中的热能得以利用，大大降低了蒸汽

15、的消耗。(2) 提高浆料强度:在初级蒸煮和中段蒸煮所使用的药液中，尽管温度达不到最后的蒸煮温度，但已有化学反应和足够的热能去脱除原料的木素，此方式使原料在进入蒸煮保温阶段之前已去除超过 50的木素，因而，最后去除的木素可在较高的蒸煮温度、较低的碱浓度下发生 ，进而可减少对纤维的破坏。即与常规蒸煮相比，DDS 系统可在相同的浆料硬度下能生产较高强度的纤维，或在浆料强度相同的情况下可获得硬度较低的浆料。DDS 与 RDH 的比较 DDS 蒸煮是 RDH 蒸煮的升级提高版； DDS 是一个以间歇式反应器为基础的蒸煮系统，其设计是通过槽罐与热交换器等设备进行化学品与热能的回用。该技术对传统间歇式蒸煮与

16、 Beloit 的RDH 系统不足之处进行了改进，是传统间歇式蒸煮与Beloit 的 RDH 系统的近代升级版本；它秉承了 RDH的优点，比如不需要喷放的热回收系统，减少了粗渣率及漂白工段的药耗，蒸煮置换的过程相当于一段洗浆，操作灵活，可以得到低硬度、高强度的纸浆，环境友好等。 从 DDS 的运作过程来看，DDS 的操作过程与RDH 基本一样，都包括装料、温充、热充、升温/保温、置换、冷喷放等 ；但它采用了先进的计算机控制技术，对药液偏流、槽区液位的预测、放锅过程堵塞等问题有了更好的解决办法，使操作中操作人员的干预大大减少，系统运行更稳定。更关键的是它扩展了温充的作用，提高了纸浆得率，得到了低

17、硬度、高强度的纸浆。因此这套工艺特别适用于ECF与TCF漂白工艺。另一个改进是槽区的改造。DDS 的槽体采用内外槽相套的结构形式，这样使得槽区结构紧凑、占地面积缩小、操作更方便灵活 。作业三：化学浆漂白方法？漂剂类型？ 化学浆漂白目的：（1）提高纸浆白度及白度稳定性 （2）适应产品要求 （3）提高纸浆洁净度 要求：（1）保证纸浆白度及白度稳定性 （2）尽量减少碳水化合物讲解 （3）减少漂白污染 （4）降低漂白成本1. 含氯漂白 漂剂有：氯 次氯酸盐 二氧化氯2. 无元素氯漂白（ECF） 漂剂有：二氧化氯3. 全无氯漂白（TCF） 漂剂有：过氧化氢 臭氧 过氧酸TCF采用深度脱木素蒸煮和氧脱木素

18、（氧气成本低）氧脱木素 氧脱木素于20世纪70年代开发成功，是漂白化浆的一项重要技术进步。 尤其在80年代，高效的中浓浆氧混合设备开发成功，使中浓氧脱木素得以实现，避免了高浓反应的爆炸危险，从此氧脱木素在漂白化浆生产中被普遍采用。 氧脱木素相对温和的反应条件，更有选择性地溶出未漂浆的木素，同时使浆的粘度和强度得以保持。在进一步采用二段氧脱木素技术后，木素脱除率更加提高，针叶木可以达到60%左右，阔叶木也可达到50%左右。 氧脱木素反应所用碱来自氧化白液，所用氧来自空气，因此，氧脱木素废液经逆流洗涤、提取后，进入黑液碱回收循环。从而大大减少了后续漂白化学药品用量和漂白废水的污染物负荷，并为ECF

19、或TCF漂白奠定了基础。还降低了漂白与废水处理的成本。 现在硫酸盐制浆生产线采用氧脱木素已成为标准。对于阔叶木浆和针叶木浆已开始使用具有成本低、选择性强的两段氧脱木素工艺无元素氯漂白ECF/全无氯漂白TCFECF漂白技术：D(EOP)DD；D(EOP)DP；D(EOP)D(PO)； D(EOP)D ； Z(EOP)(DND)TCF漂白技术： Q(OP)(ZQ)(PO)；Q(OP)(PaaQ)(PO)； QZPEP； (OP)ZQ(PO) ；Q(OP)Q(PO)ECF和TCF的比较 漂白浆质量ECF漂白硫酸盐浆能够满足强度、白度、白度稳定性和洁净度的最高要求。TCF漂白可以达到ECF相同的高白度

20、，但往往强度损失大。 漂白浆得率TCF漂白要求蒸煮或氧脱木素后的纸浆卡伯值要低，因此未漂浆得率相对较低，生产高白度TCF浆时，漂白过程中损失也较多，因此漂白的总得率比ECF浆要低，一般1%2%。 漂白成本TCF漂白化学品的成本与ECF相近或略高，但得率较低，生产一吨TCF浆消耗的木材比ECF多，电耗较高，因此TCF漂白浆成本要高些，售价应比ECF浆高，工厂才有经济效益。 对环境影响差别不大，TCF漂白不会产生有机氯化物；TCF漂白也是实现无废水排放的关键一步。现代化浆厂ECF漂白废水的AOX含量已控制在0.3kg/t浆以下，其他污染负荷与TCF并无多大差别。我国漂白技术的发展次氯酸盐漂白，在漂

21、池中进行，漂白浓度不高于5%，半漂木浆的白度仅60%。CEH或CEHH四段漂，漂白浆的白度80%以下，漂白废水的AOX含量高达4.57.5千克/吨浆。D/C-EO-D1-D2流程，漂白K P木浆的白度进一步提高到90%。漂白废水的CODCr可降低到28千克/吨浆，AOX则降低到0.52千克/吨浆（数值取决于D/C段中所用氯气与二氧化氯的比例）。（南宁凤凰造纸厂和日照森博浆纸公司一期）ECF漂白DHT-EO-D1-D2。（海南金海浆纸公司）轻ECF漂白DHT-EOP-D-P，浆的白度达到90%时，漂白废水的CODCr发生量为2 5千克/吨浆，AOX0.35千克/吨浆。（日照亚太森博浆纸公司二期工

22、程）漂白过程逆流洗涤跳跃段逆流：酸性滤液用于酸性段，碱性滤液用于碱性段。分流逆流：来自于前一段的滤液被分开，一部分用于这一段洗浆机的喷淋水，一部分用于这一段漂白塔底部稀释纸浆。完全逆流：任何一段洗浆机的喷淋水均来自随后的洗涤段。 随着漂白车间滤液循环回用，漂白系统中水和热的消耗量降低，有资料报道，一个三级漂白系统利用完全逆流洗涤，其用水量能够减少60%70%。作业四：高得率制浆分类：（1）机械法制浆（MP） （2）化学机械法制浆(CMP) （3）半化学法制浆(SCP)高得率制浆主流技术是什么？国外以盘磨机生产的高得率浆主要有TMP、CTMP、BCTMP、甚少APMP和PRC APMP。目前，

23、BCTMP工艺在国外占主导地位。国内生产的高得率浆主要有TMP、CTMP、BCTMP、APMP和PRC APMP，其中PRC APMP工艺占主导地位。国内 TMP 生产线虽少，但也采用了先进 的 RTS-TMP 工艺 。由于TMP不用化学品，污染少，仍有一定的竞争力。高得率浆特点：（1） 得率高，成本低（2） 印刷性能好，松厚度高，不透明度高（3） 污染小（4） 强度低（5） 漂白性能差，易返黄（6） 纤维会卷曲和扭结P-RC APMP与BCTMP比较：（1） P-RC APMP（碱性过氧化氢化机浆） 碱性过氧化氢前处理或者磨浆过程处理 BCTMP(亚硫酸盐法) 亚硫酸盐预处理+磨浆后漂白（2） P-RC APMP特点：将制浆和漂白结合在一起同时完成，能耗及化学药品消耗低 与BCTMP比较：白度高，强度高，成本低，不透明度高（3） P-RC APMP流程： 碱性过氧化氢预处理木片第一段磨浆