第四节-化机浆-ppt课件

1、 在常温或在一定温度(压力)下,用化学药品处理木片(草片),然后在磨浆机里磨解成浆，以生产得率在85以上的纸浆。属于两段制浆方法。 此法已有较长的历史,最早于1947年出现第一次研究的报道。最先使用的是冷碱法(Cold Soda CMP)，此法至今仍在CMP领域中占主要地位。又出现在一定温度(压力)下进行化学处理,并使用Na2SO3。第四节 化学机械浆 (CMP) ( Chemimechanical Pulp ) 草类原料的化机浆生产也处于积极的研究之中。121、目的 软化纤维、提高强度。降低能耗、延长齿盘寿命；（一）化学处理化学处理软化木片与热处理软化木片的根本区别： 热处理软化木片是可逆过

2、程，软化遇冷又会复原。 化学处理对木素的软化是不可逆的,是发生的化学变化。阔叶木浆纤维破裂示意图2、化学处理使用的药品 原木：酸性SP、中性SP；木片：中性SP、NaOH、H2O2； 一、概述 3（二）化学机械浆的分类按化学预处理使用药液的不同,分为: 磺化化学机械浆（SCMP） （Na2SO3） 碱性过氧化氢化学机械浆（APMP） （NaOH，H2O2） 化学预热机械浆 （CTMP） （NaOH，Na2SO3，Na2CO3）4二、CTMP化学热磨机械 ( Chemithermomechanical Pulp )CTMP是在TMP的基础上发展起来的，与TMP的主要不同在于增加了化学预浸渍。使用

3、的药品 Na2SO3 + NaOH。得率：针叶材9196；阔叶材8895。 1、基本流程 （挤压） 木片 汽蒸 化学浸渍 预热 压力磨浆 筛选 未漂CTMP( 漂白 BCTMP)5A typical hardwood BCTMP plant62、化学预浸渍的作用原理 纤维润胀半纤维素在碱的作用下乙酰基溶出（-OH增加）；在碱的作用下，部分半纤维素溶出，使纤维空隙 增加，毛细管系统发达，水易渗入，纤维变软。木素的弱酸性集团与碱作用，形成阴离子。 木素改性通常磺化度小于0.5。木素软化温度与水分含量的关系7 化学处理条件要适当，不能过于剧烈。 碱处理应停留在使胞间层和细胞壁表面形成小 孔隙为止；木

4、素溶出5%10%； 木片的磺酸化应停留在固态木素磺酸状态（磺 化度小于0.5），超过这个限度不仅得率明显下 降，而且会失掉高得率浆所应具有的特性。 要注意的是：8Prex预浸器和双螺杆挤压机预浸器3、化学预浸渍的主要设备94、CTMP生产的影响因素（1）原料状况木材密度：低密度材种，纤维可塑性好，磨浆能耗小； 成浆强度低。木材水分：水分低于饱和点，长纤维少，纤维束增加， 一般要求水分30；生产中尽可能使用新鲜木材。木片均一度：木片受热不均匀，导致木片可塑性不均 一，影响浆料输送和磨浆。木材不同部位：心材纤维短，密度小，纸浆强度低； 边材纤维长，密度大，纸浆强度好，不透明度略低于 心材。10（2

5、）预浸渍工艺 预汽蒸 预汽蒸是在常压下进行。时间10min以内。 木片挤压程度提高压缩比，促进药液均匀浸透木片。要求压缩比41以上。11预浸渍温度与时间 针叶木：120oC135oC，阔叶木：60oC120oC。 预浸渍时间：25min。与原料材种及木片有无经过挤压有关。 预浸渍时化学药品用量与pH值 NaOH用量：影响纸浆强度、纤维素含量、纸浆光学性 质和磨浆能耗； Na2SO3用量：对纸浆的强度、白度、光吸收系数及光 散射系数产生影响。 Na2SO3加入量1%5%；NaOH加入量1%7%。12（1）CTMP与TMP比较 得率：CTMP小于TMP 强度：CTMP大于TMP 电耗：CTMP小于

6、TMP5、CTMP的主要特性和应用（2）CTMP应用新闻纸； 印刷书写纸； 薄型纸； 纸板； 绒毛浆。13以杨木为原料,生产CTMP配抄新闻纸 （1）木片预处理条件 木片洗涤水温：60 预汽蒸温度及时间：90, 5min 化学药品加入量：Na2S03 3% NaOH 2.5% 浸渍液浓度: Na2S03 2.93.1g/L NaOH 2.42.7g/L 反应温度及时间： 90, 2Omin生产实例14（2）磨浆条件 一段磨出口浆：浓度 40% 18OSR 消潜浆池： 浓度 3% 温度6070, 时间 15min 二段磨出口浆：浓度20%, 45OSR 三段磨出口浆：浓度10%, 65OSR （

7、3）漂白条件 漂白药品加入量：H2O2 1.7%；NaOH 0.8%； Na2SiO3 2.8%；MgSO4 1.05% 漂白浓度：10 漂白温度及时间：60，2.5h15三、磺化化学机械浆(SCMP)SCMP是20世纪70年代开发的新浆种，可用于生产新闻纸、印刷纸、薄型纸、纸板及绒毛浆。 磺化化机浆通过磺化作用，能使木片软化，因而离解的纤维较完整，比其他机械法制浆产生的纤维损伤少得多。因而其得率和光学性能与SGW、TMP等机械浆相近，而纤维长度和脱水性能却很接近半漂硫酸盐浆和高得率亚硫酸氢盐化学浆。161、SCMP生产流程木片 洗涤 预热 蒸煮 压榨 磨浆 纸浆 废液浆17SO3HOCH3

8、HCOH HCOOCH3 H2COHOCH3HCSO3HCOOCH3H2COHOOHOOH 木素在NaOH和Na2SO3作用下，引进磺酸基， 使木片的亲水性增加，产生永久性软化。2、SCMP制浆原理18木片的软化温度,随木素磺化度的增加而下降；当磺化度低于1.2时,仅胞间层的木素被磺化而软化,有助于纤维的完整离解；磺化度在1.2%2.0%时,磺化反应将在纤维细胞壁中进行,在磨浆中有助于微细纤维的游离,产生细纤维化,从而提高浆的结合强度。一般磺化度不低于1.2。 磺化度(%)=磺酸基含量81106 81：HSO3分子量 磺酸基含量= NV/W1000 mol/kg N:为NaOH的浓度 mol/

9、L V:为等电点NaOH溶液消耗量 mL W:为试样绝干重 193、SCMP制浆的主要影响因素（1）Na2SO3用量：1820（绝干木材）1.68521.30708368 Na2SO3浓度 /gL-1 12.0 13.4 1.501.401.13 磺化度/%磺化度/%1208050 pH7.58.01.751.731.63Na2SO3浓度 /gL-1 42pH 当其它条件不变时，增加Na2SO3用量，可以提高磺化度，有利于提高纸浆强度，但废液浓度高，污染负荷大。20（2）浸渍液的pH值 提高预浸渍液的pH,可提高木片的磺化度,但纸 浆白度下降,有Cu2+、Fe2+离子存在时,白度下降更多 此外

10、,提高浸渍液的pH值,将使木素溶出增多,导 致纸浆得率下降。 浸渍液的pH值保持在弱碱性范围内。1.73 681.30 70 83 52 Na2SO3浓度/gL-1pH 12.0-13.41.401.13 磺化度/% 磺化度/% Na2SO3浓度/gL-1 80 50pH 7.5-8.01.751.6821（3）预浸渍温度 其他条件不变的情况下,提高预浸渍温度,有 利于磺化反应进行,但同时溶出物增多,纸浆得率 降低。温度在120160之间。（4）预浸渍时间 其它条件不变时，延长预浸渍时间，可提高磺化度，增加木素溶出量，但纸浆得率与Klason木素也相应降低。时间一般不超过1h，通常在30min

11、40min。22 Na2SO3浓度小于12%，化合S小于0.6% ； 蒸煮pH值：7.58； 温度140 时间30min 木片压榨后干度：50% 磨浆压力：常压工艺条件压榨机的废液，回收并补充NaOH和SO2，配制成蒸煮液，重复使用。废液处理234、SCMP性质与应用 针叶木SCMP强度性能明显优于阔叶木SCMP 阔叶木SCMP： 替代针叶材的SGW来生产新闻纸、印刷纸 薄型纸。 针叶木SCMP： 替代化学木浆生产新闻纸。24 吉林省石岘（xian）造纸厂从芬兰引进的SCMP制浆生产线,1987年投入运行，材种一般为杨木与松木混合材。 SCMP制浆方法的蒸煮条件较为温和,制浆得率一般可达90%

12、左右,成浆强度高,滤水性能好,制浆污染轻,成本低,质量也易于控制。 生产流程备料木片 贮存 洗涤 预蒸 连蒸 后蒸 压榨 一段磨浆 二段磨浆 消潜 精选 贮存 纸机 生产实例 25 SCMP生产使用材种一般为杨木与松木混合材,两者的配比一般为7:3,(也可使用杨木、松木、桦木的混合材)。一般选择在贮木场半年左右的新材,经去皮、去腐处理后输送到削片机。原木及木片规格为:径级：15cm30cm密度：0.34g/cm3 0.35g/cm3纤维长：1mm3mm木片长：16mm24mm 宽5mm50mm 厚3mm5mm（1）备料26（2）蒸煮液制备 用纯度为96%左右的固体Na2SO3溶解于蒸煮后的废液

13、或温水中,再加入稀释后的NaOH溶液(原碱浓度为40%左右),制成稍偏碱性的Na2SO3溶液。蒸煮液的浓度和pH值控制在8.0左右。（3）连续蒸煮使用M-D连续蒸煮器,连续加入蒸煮液和回收液的混合液,其流量分别为1.0L/s和0.2L/s,最高蒸煮温度145,蒸煮压力0.4MPa,液比约1:4 。27使用130-R高浓盘磨机两段磨浆。一段和二段磨浆浓度分别为25%30%和20%25%,磨片间距分别为0.5mm和0.05mm左右,磨后浆经20min左右的消潜处理,再经筛选、浓缩处理。得率可达90%左右。（4）磨浆28 蔗渣SCMP 竹子SCMP 荻SCMP 红麻全杆SCMP5、非木材原料SCMP

14、的研究29 APMP (alkaline peroxide mechanica pulp)是上世纪90年代在漂白CTMP(BCTMP)基础上发展起来的，由Sprout-Bauer公司在1989年6月份的国际机械制浆会议上推出的，被誉为“90年代最具发展潜力”的制浆工艺。 四、碱性过氧化氢化学机械浆(APMP)30 APMP制浆具有厂房占地面积小、设备投资少、工艺流程简单适用、且具有相对高强度、高白度、高得率的特点。我国已有好几家造纸企业生产APMP浆，并取得了预期的效果。 BCTMP能耗高,排放废水负荷高,且含硫化物,APMP制浆可以克服上述不足,生产出优于BCTMP的纸浆。311、APMP生

15、产工艺流程木片 水洗 预汽蒸仓 一段挤压机 一段浸渍器 一段反应仓 二段挤压机 二段浸渍器 二段反应仓 一段高浓盘磨 中间池 螺旋压榨 二段高浓盘磨 消潜池 筛选净化 浓缩机 纸浆APMP作为改进传统的漂白化学热磨机械浆的一种新技术其主要的独特之处在于木片在磨浆之前，用传统的挤压机将原料碾碎，而后用H202漂液进行浸渍而将木片漂白。 3233 整个流程的关键：两段螺旋压榨。压缩比41以 上。工艺的主要特点可以描述为一种漂白的方式：- - 在原料仍处于木片状态时漂白的，将制浆与 漂白结合在一起同时完成的一种制浆方式。342、APMP制浆工艺条件（1）木片洗涤、预汽蒸螺旋挤压机（2）第一段挤压、浸

16、渍螺旋挤压： a.将木片中空气、多余水分及树脂等挤出； b.将木片碾细。压榨后木片干度能达60%左右。螺旋浸渍： a. 浸渍的化学药品：主要是 NaOH、H2O2及过氧 化物稳定剂如DTPA(或EDTA)、硅酸钠、镁盐。 b. 浸渍时间：约2min第一段反应：温度7075,停留25min。35 第二段反应仓(停留40min-45min,温度70 75,相当于H202高浓漂白)。反应后的木丝团经 计量螺旋送入第一道盘磨。（3）第二段挤压、浸渍第二段浸渍器内为低碱度高H202用量的碱性H202药液,主要是为提高浆料白度。36（5）筛选 为除去纤维束,筛选采用缝宽为0.15mm的缝筛,对浆料进行精选

17、。最关键的是螺旋撕裂机的挤碾作用（4）两段盘磨磨浆 APMP一般是常压磨浆,常压磨浆其磨区压力较低,以减少H202无效分解。373、APMP制浆机理 APMP的制浆机理是NaOH和H2O2共同作用的结果。保证预浸渍药液有一定碱度，促使H2O2离解出HOO-，充分发挥H2O2的漂白效果。润胀和软化纤维，溶出某些抽出物及木材中的短链的的半纤维素，并溶出小分子量的木素。NaOH的作用有二个方面38H2O2的作用有三个 H2O2在碱性条件下分解出的过氧化氢离子与木 H2O2OH- H2O + HOO- 素反应，改变木素发色基团的结构，并把它们氧化为无色的木素分子；在漂白木素分子的同时，使木素大分子侧链

18、断裂，变成小分子溶出；向木素分子中引入羧基，增加木素亲水性，使木素软化，其作用与向木素中引入磺酸基类似。 394、主要影响因素挤碾对APMP制浆的影响：螺旋挤碾机化学品用量：第一段弱浸渍，润胀木片和皂化树脂，NaOHH2O2 第二段强浸渍，提高白度, H2O2NaOH 螯合剂：掩蔽过渡金属离子，提高纸浆白度。预处理温度：低于100，以避免H2O2受热分解。预处理时间：3060min磨浆条件：高浓磨浆，减少纤维切断。第一段浆浓3035，第二段浆浓1520。后处理条件：消潜、漂白。405、APMP的性质和应用 APMP的生产，无论化学药品消耗，还是能耗， 都较相应的BCTMP低； 在相同的游离度下

19、，纸浆强度略低于BCTMP； APMP的生产成本略低于BCTMP。（1）阔叶材（2）针叶材 APMP与BCTMP相差不大。416、P-RC APMP制浆P-RC APMP和传统APMP在过程中的主要区别： P-RC APMP在第二段浸渍后取消了反应仓； P-RC APMP在初级精磨之后，不进行段间洗涤而是设置了一个高浓留存（漂泊反应）塔，使其在精磨机中的化学处理进行得更完全，更好地改善光学性质及更好地利用残余的化学药品，从而提高纸浆白度，降低能耗，减少化学药品用量。preconditioning refiner chemical APMP 42Typical PRC APMP ProcessC

20、hips after screening and washingAPS 1APS 21st Impregnation2nd ImpregnationPri. refinerSec. refinerScrew pressPri. screenSec. ScreenRej. refinerPMHC tankLatency or screeningLatency chestRej. pressPressDTPAAlkaline peroxideHC bleaching tankAlkaline peroxide43岳阳杨木化机浆车间 （APMP）（1）原料 意大利焦杨（心材为黑色）速生材，产于洞庭湖

21、区。（2）备料 人工剥皮前原木储存四个月，使水分大于40%.（3）备料流程人工剥皮纵式拉木机皮带机辊子机削片机（六刀圆盘式）旋风分离器摇摆筛1#斗提机木片仓出料螺旋斗提机栈桥皮带提升机去磨浆段44（4）磨浆流程1#预蒸仓1#计量螺旋木片洗涤机木片脱水螺旋2#预蒸仓2#计量螺旋木片螺旋挤压机预浸机反应仓出料螺旋收集螺旋料塞螺旋汽蒸仓单螺旋出料口压力输送螺旋1#磨旋浆分离器中间浆池压榨脱水机收集溢流螺旋3#计量螺旋2#磨消潜池压力筛圆网浓缩机45 1#预蒸仓：12m3 70-90 料位70%（控制时间） 2#预蒸仓：12m3 80-90 料位70% 反应仓：10m3 15min t90 (体积小，