CN101319471A - 环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置，该工艺包括切料、筛选除尘、原料细化、蒸漂一体、磨浆、筛选净化、浓缩、水处理、造粒、生物质气化供热和发电等工序。所述的蒸漂一体工序包括原料预浸、蒸煮和漂白过程，先是加入预浸剂预浸30－60min、温度50－100℃，预浸后加入蒸煮剂，同时通入氧气保持氧压0.1－0.3MPa进行蒸煮脱木素反应，反应时间45－90min、温度60－100℃，蒸煮后再加入漂白剂，继续保持氧压，漂白反应时间45－120min，温度60－100℃。本发明解决了制浆特别是草类制浆黑液、洗涤污水、脱出废渣等污染问题，真正意义上解决了传统制浆广泛存在的工序复杂、污染严重的问题。

Description

环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置
技术领域
本发明涉及一种制浆工艺及其装置，特别是涉及一种环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置。
背景技术
目前，我国以草类纤维或木材为原料的造纸厂遍布全国各地，大部分造纸厂采用碱法制浆工艺，由切料、除尘、蒸煮、洗涤、筛选和漂白等工序组成，在蒸煮、洗涤和筛选过程中，排放大量污水，水中悬浮物及有机物质浓度高，色泽深，酸或碱性大，可生化性差。传统制浆工艺不仅工序复杂，浪费水、酸或碱，流失大量纤维，而且给环境带来了严重污染。为了减少环境污染，国家关闭了数千家中小制浆造纸厂，造成了很大的社会损失。数千家有一定规模的企业，急需一种低成本、可靠的无污染制浆工艺及其装置。
无污染制浆工艺一直是造纸领域研究的重要方向，有许多新的技术工艺及方案出现，从不同的角度来探索解决问题的方法，如德国专利NO.19730486，介绍的方案是用液氨浸渍木片，并在20bar压力下保持20min，再通入蒸汽***处理，处理后纤维原料排入容器中，用乙醇∶水＝1∶1的溶液，反复抽提纤维原料，乙醇水溶液中含有85％的木素及90％的半纤维素。中国专利CN1184183A介绍的方案是采用NaOH、Na2SO4等碱性物质，再加入一定量的乙醇等醇类物质来改善碱法制浆的黑液性质，减小硅碱的粘度以便于碱回收***运行。
上述方法仍然没有克服传统制浆方法的一些缺陷，如蒸煮需要比较高的温度，制浆***耗能高；蒸煮和漂白工序间断、复杂冗长，并且蒸煮黑液、漂后残液、沉淀物废渣等污染物没有一种切实有效的环保处理方法，因而制浆造纸工业急需一种低成本、低能耗可靠的无污染制浆工艺及其装置。
发明内容
为了克服现有制浆技术及制浆***设备的不足。本发明提供了一种环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置，解决了制浆特别是草类制浆黑液污染问题、洗涤浓缩污水污染问题、脱出的废渣等废物污染问题，真正意义上解决了传统制浆方法中广泛存在的工序复杂、污染严重的问题。
本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺包括切料、筛选除尘、原料分丝细化、蒸漂一体、磨浆和筛选净化等工序，其特征在于：蒸漂一体工序包括原料预浸、蒸煮和漂白过程，所述的蒸漂一体工序是先加入预浸药剂预浸原料30-60min、预浸温度为50-100℃，预浸后加入蒸煮药剂，同时通入0.1-0.3Mpa的氧气进行蒸煮脱木素反应，反应时间为45-90min、反应温度为60-100℃，蒸煮完后继续加入漂白药剂，同时继续通入氧气并保持氧压0.1-0.3Mpa，漂白反应时间为45-120min，漂白温度为60-100℃。
所述的预浸药剂包含EDTA 0.2-1％、碱0.5-3.5％。
所述的蒸煮药剂包含碱2-6％、硫酸镁0.5-2％。
所述的漂白药剂包含硅酸钠1-5％、碱2-6％、过氧化氢1-4％和硫酸镁0.5-2％。
所述的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙。
上述药剂含量均以绝干原料的重量百分比计，所述的蒸漂一体化工序全程时间为120-270min，反应温度为50-100℃、反应浓度为15-20％(以绝干浆计)。
本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺的***装置包括：
1.切料设备；2.筛选除尘设备；3.原料分丝细化设备；4.多功能蒸漂一体制浆设备；5.脱水设备；6.浆料贮存设备；7.磨浆设备；8.筛选净化设备；9.浓缩设备；10.生化物化处理设备；11.压滤设备；12.混合设备；13.干燥设备；14.粉碎造粒设备；15.生物质气化供热***；16.生物质气化发电***。
废水处理循环再利用***：由脱水***设备脱出的废、残液通过物理沉淀、过滤等水处理后，流入回用贮水池，循环回用于整个***中的各用水设备。
废渣处理循环再利用***：由筛选除尘下的碎细原料等其它非原料杂质、以及通过生化物化处理后的沉淀物，经压滤设备制成的高浓度废渣，通过混合***设备均匀混合各种废渣，再通过干燥、粉碎造粒设备处理后，分别进入生物质气化供热***、生物质气化发电***，产生热能和电能回用于整个环保节能循环型无污染制浆工艺***装置中。
本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置适用于一年生各种草类植物原料和木材类原料。
本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺的***装置的具体设备如下：
切料设备是针对不同原料选择相适应的配套设备，如刀辊式切草机、切苇机、盘式削片机等；
筛选除尘设备是针对不同原料可选用羊角除尘机、双锥体除尘机、旋风分离机等设备；
原料分丝细化设备是针对原料种类可选用螺旋辊式、飞刀片式、齿盘式等不同分丝细化设备；
脱水和浓缩***设备可选用单双螺旋挤浆机、带式压滤机、双辊挤浆机等浓缩脱水设备；
浆料贮存设备为一定容积的浆池和使浆料处于均匀悬浮状态的搅拌器；
磨浆设备可选用高浓式、中浓式、低浓式的磨浆机，针对不同浆种选择相适应的磨浆设备；
筛选净化设备可选用压力筛、旋翼筛、离心筛等筛选净化设备；
生化物化处理设备为沉淀、絮凝、过滤等设备，用于处理COD＜3000mg/L的废水。
压滤机用于生化物化处理后沉淀物，压滤成高浓度废渣。
混合设备是将***各部分产生的废渣充分相互混合，可选用双辊式混合器。
干燥设备是对混合后的高浓度废渣干燥脱水，达到生物质造粒需要的干度，干燥热源可采用生物质气化发电产生的电能循环回用，以电加热干燥、导热油干燥，以及生物质气化供热产生的热能蒸汽干燥等方式；粉碎造粒***、生物质气化供热***、生物质化发电***为生物质综合再利用，产生热能和电能循环回用的***装置。
本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置集蒸煮漂白于一体，整个制浆工艺及其***装置运行过程中无污染物质排放、废水废渣循环利用。蒸煮漂白过程中，中间不洗涤、不脱水；具有显著节水节能等清洁制浆的优点，并且浆料漂白后脱出的水中不含二噁英等有害致癌物质，脱出的水COD含量2000-3000mg/L左右，通过物理过滤、沉淀等水处理后循环回用于***中，对各段脱出的沉淀物压滤浓缩、混合干燥后的废渣，作到物尽其用；通过粉碎造粒，生物质气化发电，生物质气化供热，产生电能和热能循环回用于***中。本发明的环保节能循环型无污染制浆工艺及其***装置从根本上解决了制浆造纸工业的高污染、高能耗等问题，并且促进农业资源的循环再利用和可持续发展，以及保护我们赖以生存的生态环境。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
原料：麦草或稻草
原料通过刀辊式切草机切料，经羊角除尘机筛选除尘，进入螺旋辊式分丝机进行原料分丝细化处理，再进入多功能蒸漂一体制浆设备中。将预浸药剂加入多功能蒸漂一体制浆设备中，预浸时间为30min，温度为50℃，预浸结束后通入蒸煮药剂和氧气，保持氧压为0.1Mpa，反应时间为45min，反应温度为60℃，蒸煮结束后继续通入漂白药剂，漂白反应时间为45min，温度为60℃，漂白终点排料。其中，预浸药剂包含EDTA0.2％、碱0.5％；蒸煮药剂包含碱2％、硫酸镁0.5％；漂白药剂包含硅酸钠1％、碱2％、过氧化氢1％和硫酸镁0.5％。
由漂白终点排料后的浆料通过螺旋挤浆机脱水浓缩，漂白浆料进入浆池调节至一定浓度，通过搅拌器的作用使浆料处于均匀悬浮状态。再进入磨浆机组进行精磨浆料，浆料再送至压力筛进行筛选，良浆送入螺旋挤浆机浓缩脱水，粗浆回流至磨浆机之前的浆池重新磨浆，通过浓缩后的良浆达到调浆上网抄纸的要求。
在脱水***和浓缩***中使用的螺旋挤浆机脱出的残液通过物理沉淀过滤等生化物化处理后的水回用于***各段，沉淀物絮凝物通过压滤机制成高浓度废渣，联同筛选除尘下的碎细原料及其它非原料杂质砂粒等通过双辊混合器充分混合后，进行蒸汽干燥，再进行粉碎造粒，送入生物质气化发电设备和生物质气化供热设备，产生大量电能和热能，再回用于各***设备中使用。
实施例2
原料：芦苇
原料通过刀辊式切苇机或盘式切苇机切料，经双锥体除尘机筛选除尘，进入盘式分丝机进行原料分丝细化处理，再进入多功能蒸漂一体制浆设备中。将预浸药剂加入多功能蒸漂一体制浆设备中，预浸时间为60min，温度为100℃，预浸结束后通入蒸煮药剂和氧气，保持氧压为0.3Mpa，反应时间为90min，反应温度为100℃，蒸煮结束后继续通入漂白药剂，漂白反应时间120min，温度100℃，漂白终点排料。其中，预浸药剂包含EDTA 1.0％、碱3.5％；蒸煮药剂包含碱6％、硫酸镁2％；漂白药剂包含硅酸钠5％、碱6％、过氧化氢4％和硫酸镁2％。
由漂白终点排料后的浆料通过单螺旋压榨机脱水浓缩，漂白浆料进入浆池调节至一定浓度，通过搅拌器的作用使浆料处于均匀悬浮状态。再进入磨浆机组进行精磨浆料，浆料再送至离心筛进行筛选，良浆送入单螺旋压榨机浓缩脱水，粗浆回流至磨浆机之前的浆池重新磨浆，通过浓缩后的良浆达到调浆上网抄纸的要求。
在脱水***和浓缩***中使用的单螺旋压榨机脱出的残液通过物理沉淀过滤等生化物化处理后的水回用于***各段，沉淀物絮凝物通过压滤机制成高浓度废渣，联同筛选除尘下的碎细原料及其它非原料杂质砂粒等通过双辊混合器充分混合后，进行蒸汽干燥，再进行粉碎造粒，送入生物质气化发电设备和生物质气化供热设备，产生大量电能热能，再回用于各***设备中使用。
实施例3
原料：棉秆
原料通过刀辊式切草机切料，经辊式除尘机筛选除尘，进入飞刀片式分丝机进行原料分丝细化处理，再进入多功能蒸漂一体制浆设备中。将预浸药剂加入多功能蒸漂一体制浆设备中，预浸时间为45min，温度为80℃，预浸结束后通入蒸煮药剂和氧气，保持氧压为0.2Mpa，反应时间为70min，反应温度为80℃，蒸煮结束后继续通入漂白药剂，漂白反应时间80min，温度80℃，漂白终点排料。其中，预浸药剂包含EDTA 0.6％、碱2％；蒸煮药剂包含碱4％、硫酸镁1.2％；漂白药剂包含硅酸钠3％、碱4％、过氧化氢2.5％和硫酸镁1.2％。
由漂白终点排料后的浆料通过单螺旋压榨机脱水浓缩，漂白浆料进入浆池调节至一定浓度，通过搅拌器的作用使浆料处于均匀悬浮状态。再进入磨浆机组进行精磨浆料，浆料再送至离心筛进行筛选，良浆送入带式压滤机浓缩脱水，粗浆回流至磨浆机之前的浆池重新磨浆，通过浓缩后的良浆达到调浆上网抄纸的要求。
在脱水***和浓缩***中使用的单螺旋压榨机和带式压滤机脱出的残液通过物理沉淀过滤等生化物化处理后的水回用于***各段，沉淀物絮凝物通过压滤机制成高浓度废渣，联同筛选除尘下的碎细原料及其它非原料杂质砂粒等通过双辊混合器充分混合后，进行蒸汽干燥，再进行粉碎造粒，送入生物质气化发电设备和生物质气化供热设备，产生大量电能热能，再回用于各***设备中使用。

Claims (8)

1、一种环保节能循环型无污染制浆工艺，该工艺包括切料、筛选除尘、原料细化、蒸漂一体工序、磨浆和筛选净化，其特征在于：蒸漂一体工序包括原料预浸、蒸煮和漂白过程，所述的蒸漂一体工序是先加入预浸药剂预浸原料30-60min、预浸温度为50-100℃，预浸后加入蒸煮药剂，同时通入0.1-0.3Mpa的氧气进行蒸煮脱木素反应，反应时间为45-90min、反应温度为60-100℃，蒸煮完后继续加入漂白药剂，同时继续通入氧气并保持氧压0.1-0.3Mpa，漂白反应时间为45-120min，漂白温度为60-100℃。
2、根据权利要求1所述的制浆工艺，其特征在于：所述的预浸药剂以绝干原料的重量百分比计，包含EDTA 0.2-1％、碱0.5-3.5％。
3、根据权利要求1或2所述的制浆工艺，其特征在于：所述的蒸煮药剂以绝干原料的重量百分比计，包含碱2-6％、硫酸镁0.5-2％。
4、根据权利要求1-3之一所述的制浆工艺，其特征在于：所述的漂白药剂以绝干原料的重量百分比计，包含硅酸钠1-5％、碱2-6％、过氧化氢1-4％和硫酸镁0.5-2％。
5、根据权利要求14之一所述的制浆工艺，其特征在于：所述的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙。
6、根据权利要求1-5之一所述的制浆工艺，其特征在于：所述的蒸漂一体工序的反应浓度以绝干浆计为15-20％。
7、根据权利要求1-6之一所述的制浆工艺，其特征在于：所述的制浆工艺用于一年生各种草类植物原料和木材类原料。
8、根据权利要求1-7之一所述的制浆工艺的***装置，该***装置包括切料设备、筛选除尘设备、原料分丝细化设备、蒸漂一体制浆设备、磨浆设备、筛选净化设备和浓缩设备，其特征在于：所述的***装置还包括生化物化处理设备、粉碎造粒设备、生物质气化供热***和生物质气化发电***，产生的热能和电能回用于环保节能循环型无污染制浆工艺中。
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