阔叶木混合蒸煮生产实践

阔叶木混合蒸煮生产实践

在中国建造的大型硫酸盐厂应该面对木材原材料的不确定性。它不仅面临着不同叶树、不同叶树、不同叶树和一些阔叶树之间的交换和处理，而且面临着不同叶树和一定比例的混合和处理。针叶木与阔叶木间进行切换连续蒸煮的系统已不鲜见,而两种木材进行混合蒸煮的系统国内还没有先例。某世界著名的浆厂成套系统供应商认为针叶木片与阔叶木片混合蒸煮工艺是可行的,但针叶木的比例不宜超过10%。1不同材料的蒸煮山东某浆厂在保持相同目标卡伯值16.5～19.0时(蒸煮温度、蒸煮用碱量差别较大;受产量限制,蒸煮时间、用碱量分配变化相对较小),单独蒸煮进口桉木、国内桉木、进口相思木,或按一定比例混合蒸煮,蒸煮浆卡伯值、粘度、渣量、蒸煮得率如表1所示。表1结果表明,即使性质差别很大的两种阔叶木混蒸,在混合比例保持稳定的条件下,蒸煮总节子、渣量、蒸煮得率基本保持稳定,各种阔叶木可以混合蒸煮。达到相同的蒸煮卡伯值时,节子、渣子含量越低,表明蒸煮均匀性越好,蒸煮得率越高。连续蒸煮系统型式的选择,均要求具有高的蒸煮均匀性。2卡伯值的混蒸对广东湛江桉木、安徽马尾松进行单独及混合的蒸煮试验,试验结果如图1、图2所示。蒸煮卡伯值控制在针叶木25～28,阔叶木17～19,二者混蒸(20%针叶木、80%阔叶木)22～23。蒸煮浆粘度1120dm3/kg左右、总渣子含量0.5%左右,与表1相比,表明针叶木、阔叶木按此比例混合蒸煮是可行的。3不同因素对蒸煮浆得率的影响由于木片原料在漂白浆生产成本中占65%以上,漂白浆得率是选择连蒸器型式时需要首先考虑的因素。生产实践证明,蒸煮浆得率除了与树种、木片质量有关外,还与预浸渍条件、活性碱浓度曲线特性、蒸煮时间、蒸煮温度、顺流逆流蒸煮区设置方式、黑液抽出位置有关。第二代紧凑型蒸煮系统具有如下优点。3.1木片的汽蒸预浸渍预浸渍的效果主要取决于木片汽蒸时间、预浸渍时间和预浸渍液比。木片汽蒸时间提高约10min、预浸渍时间提高30～60min、液比从3.5增大到5.0以上、预浸渍温度从125℃降低到100℃时,有利于将木片内的空气排出,木片浸渍均匀、彻底,使蒸煮更加均匀,达到相同的目标卡伯值时,节子、渣子含量低,蒸煮可选择性好,蒸煮浆料均匀一致,具有更高的可漂性。山东某浆厂蒸煮系统采用单独的菱锥形木片仓,预浸渍段结合在蒸煮塔内,效果不十分稳定;若将汽蒸、预浸渍在一个塔内完成,汽蒸预浸渍效果将明显改善。木片仓料位不稳定,汽蒸效果不一致,尤其在超过设计生产能力20%～30%时,木片有效汽蒸时间只有15min左右,汽蒸效果会更差。木片水分含量、尺寸也会影响汽蒸、预浸渍效果,小木片比例过多时料塞会很紧密,蒸汽、浸渍液流阻大,不利于均匀地汽蒸和预浸渍。正常的节子呈浑圆形,浸渍不好时节子几乎呈木片原有的形状。3.2汽蒸、预浸渍一体的塔型式纤维素的得率主要取决于蒸煮温度和蒸煮液中HS-离子的浓度。蒸煮温度降低的程度,针叶木可从170℃降低到150℃,阔叶木可从160℃降低到143℃。汽蒸、预浸渍一体的塔型式,可将蒸煮循环抽提黑液添加到预浸渍塔,由于压力降低黑液发生闪蒸,闪蒸汽用于木片汽蒸,液体用于木片浸渍;同时由于不向蒸煮循环、洗涤循环加入额外的洗涤液,使HS-离子的浓度约从0.15mol/dm3提高到0.25mol/dm3,并且蒸煮过程中其浓度的降低速率也较平缓。蒸煮温度的降低,减少了半纤维素、纤维素的降解;HS-离子浓度的提高,选择性地加速了木素基团的反应,减轻了对纤维素的破坏。3.3蒸煮区的设置木聚糖得率的高低主要取决于蒸煮液中OH-离子的浓度、溶解有机物数量、顺流逆流蒸煮区的设置方式、黑液抽出位置。选择高液比的连蒸器型式,可使蒸煮液比从3.5提高到5.0～5.5,OH-离子的浓度变化缓和;取消蒸煮循环加热,蒸煮塔内的逆流蒸煮区消失;将黑液抽出位置改为靠近蒸煮器的底部。这些措施使木聚糖得率提高约4%。3.4筛板抽提法《筛板抽提法由于国内木片合格率远低于进口木片,木片分布不均匀,小木片、针状木片含量较高,木片料柱(木片床层)孔隙率下降,液体流阻增大,蒸煮器抽提筛板抽提能力降低,筛板缝隙也容易堵塞,导致蒸煮操作控制困难。采用预浸渍塔、蒸煮塔设计,蒸煮塔采用直接蒸汽加热,从而取消了对蒸煮、洗涤加热循环设置的要求,减小了抽提筛板的设置段数,并强化了下抽提筛板的抽提面积,因而钝化了蒸煮系统对木片质量波动的敏感性。3.5不同的蒸煮温度和时间由于双塔型式具有理想的汽蒸、预浸渍效果,低的蒸煮温度,长的蒸煮时间,平滑的活性碱曲线,高的HS-离子浓度,使节子、渣子总量低于0.5%。3.6蒸煮质量事故双塔型连续蒸煮器的主塔,蒸煮液抽提及循环点减少,取消了逆流蒸煮区,除最后高温洗涤冷却区为逆流外,主要部分为顺流蒸煮区,发生塔内木片架桥现象的几率极小,从而避免了蒸煮质量事故的发生。即使发生架桥现象,由于最可能发生在蒸煮塔的最后部分,木片已成浆,不含生料片,处理起来比较容易,对除节及筛选操作没有威胁。低固形物连续蒸煮,活性碱浓度变化相对不大、固形物含量较低、反应条件较温和、得率也较高,但也有明显的缺点,即由于其蒸煮液抽提循环段数多,抽提筛板堵塞的几率大,逆流蒸煮区段塔内木片搭桥的几率增加,一旦搭桥事故发生,且浆料中含有生片(已经不能称为节子),将严重威胁喷放线、蒸煮器卸料刮板、除节机、压力筛、洗节机、洗渣机的正常操作。3.7预浸渍一体连蒸器对于密度低的针叶木片,有时因为木片水分含量低、密度小、汽蒸不彻底等因素导致木片喂料困难,甚至堵塞木片溜槽。汽蒸、预浸渍一体的连蒸器,利用大容积的预浸渍塔取代木片汽蒸仓、低压喂料器、木片溜槽;取消了液位平衡槽、在线滤水器、除砂器等,设备数量减少,维护工作量减少;增设了液压传动的塔底木片出料刮板,木片出料连续均匀。适合两种密度差别大的木片进行频繁切换或混合蒸煮。此外,要实现10%～20%的针叶木片配入比例,需要设计不同能力的木片堆容积、出料及输送系统。4蒸煮系统的选择需要满足的要求面对木材或木片原料供应的不确定性,考虑针叶木、阔叶木