制漿原理與工程

第四章紙漿的洗滌、挑選和凈化

(Washing,ScreeningandCleaningofPulp)第一節(jié)紙漿的洗滌與廢液的提取一、概述1.目的與要求黑液KP蒸煮廢液紅液SP1000Kg溶出有機(jī)物堿法制漿，制1噸漿廢液中有400KgNaOH及生成物8-10m3H2O從洗滌角度把漿盡量洗干凈，減少纖維流失從堿回收角度盡量提高黑液提取率，盡量減少用洗滌水，堅(jiān)持高的黑液濃度與溫度堿法紙漿洗滌目的：盡量把漿洗干凈盡能夠?yàn)榛厥障到y(tǒng)提供濃度大、溫度高的黑液2.洗滌術(shù)語(yǔ)固形物〔Solids〕洗凈度紙漿洗凈后的干凈程度KP法殘堿<0.05g/L〔Na2O計(jì)〕—木漿<0.25g/L〔Na2O計(jì)〕—葦漿洗滌后每噸風(fēng)干漿帶走殘堿量SP法以洗后紙漿濾液耗費(fèi)KMnO4的量表示〔廢液中含有木素〕<100mgKMnO4/L置換比〔DisplacementRatio〕在洗滌段里漿中可溶性固形物實(shí)踐減少量與最大能夠減少量之比在理想情況下，洗后液體的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與洗滌液一樣，即WM=WW，那么D.R.=1實(shí)踐上WM≠WW，D.R.<1D.R.的大小受洗滌液的數(shù)量、溫度、分布漿層的均勻性漿料的特性等影響普通來(lái)說(shuō)，木漿多段洗一段D.R.=0.8~0.92中間段D.R.=0.5~0.7〔熱水洗〕末段D.R.=0.55~0.7稀釋因子〔DilutionFactor〕表示提取的黑液的稀釋程度，有時(shí)稱(chēng)稀釋度定義洗滌每Kg風(fēng)干漿引入黑液系統(tǒng)之洗滌用水量KgH2O/Kg風(fēng)干漿或tH2O/t風(fēng)干漿洗滌因子的計(jì)算：設(shè)洗后噸風(fēng)干漿帶走固形物38Kg洗后漿濃15%洗滌用水量8m3/t風(fēng)干漿

稀釋因子大，洗滌用水量多，黑液濃度就稀稀釋因子越大，漿洗得越干凈，黑液提越取率越高。洗滌損失〔WashingLoss〕Kg/t風(fēng)干漿洗滌效率和黑液提取率〔WashingEfficiency〕G---洗滌后提取的廢液固形物含量G0---洗滌前漿中廢液固形物含量黑液提取率=噸風(fēng)干漿提取的送蒸發(fā)黑液的溶質(zhì)量對(duì)蒸煮后噸風(fēng)干漿黑液總?cè)苜|(zhì)量的百分比普通提取率<洗滌效率〔兩者有區(qū)別又有聯(lián)絡(luò)〕當(dāng)所提取黑液全部送蒸發(fā)工段時(shí)：黑液提取率=洗滌效率二、洗滌原理廢液在紙漿中存在的方式KPSP纖與纖間%70-8060-70經(jīng)過(guò)過(guò)濾擠壓胞腔%15-2020-30經(jīng)過(guò)分散胞壁內(nèi)%55-81.過(guò)濾過(guò)濾速度：由上式可知：ΔP上升，v上升，但ΔP上升，φ下降，d下降，而a上升溫度上升，μ下降，v上升L上升，v下降漿種與漿層均勻性有影響2.擠壓利用機(jī)械擠壓把廢液從漿中擠出想用擠壓的方法完全分別漿中廢液是不能夠：外加壓強(qiáng)＞毛細(xì)管壓強(qiáng)能把黑液擠出外加壓強(qiáng)≤毛細(xì)管壓強(qiáng)不能把黑液擠出根據(jù)物理化學(xué)：纖維細(xì)胞腔直徑草漿1.5~5μm木漿10~30μm胞壁微纖維〔Microfibril〕尺寸250?=0.025μm要擠出木漿胞腔內(nèi)黑液需1Kg/cm2壓差要擠出微纖維間黑液需800多Kg/cm2壓差，難做到3.分散除去胞壁和胞腔中的廢液分散速度：纖維內(nèi)外濃度差上升，分散速度上升，洗滌用水越多，濃度差越大，洗得越快，但黑液濃度下降為保證一定的濃度差，應(yīng)采用逆流洗滌。D隨分散物質(zhì)及介質(zhì)的種類(lèi)、溫度和粘度而異。溫度上升，分子動(dòng)能上升，D上升粘度下降，分子動(dòng)能阻力下降，D上升分散量與分散面積成正比，與分散間隔成反比分散面積是指纖維與洗滌液的接觸面積分散間隔是指纖維與洗滌液主體的間隔增大F，減少X的有效措施是攪拌4.置換：利用清水或稀廢液把廢液置換出來(lái)，含過(guò)濾、分散作用三、洗滌方式及影響洗滌的要素洗滌方式多段逆流洗滌洗滌要求：黑液提取率高，漿洗得干凈稀釋因子要小，黑液濃度要高段間配用稀釋攪拌槽，提供混合分散的空間、時(shí)間未洗滌紙漿第一段第一段第一段第一段提取的黑液洗滌的紙漿影響要素洗滌用水量與洗滌次數(shù)洗滌用水量愈多，漿洗得愈干凈，提取率愈高洗滌用水量一定，洗滌次數(shù)越多，洗滌效果越好，但投資、動(dòng)力耗費(fèi)添加。洗滌液溫度溫度上升，粘度下降，分子分散加速，漿料濾水性上升，但溫度過(guò)高，在真空洗漿機(jī)內(nèi)易產(chǎn)生沸騰，而破壞真空度。壓差或真空度壓差或真空度上升，過(guò)濾推進(jìn)力上升，過(guò)濾速度加快，真空度過(guò)大，廢液沸點(diǎn)下降，洗滌溫度下降，影響洗滌。擠壓壓力過(guò)高，濾網(wǎng)易損，纖維流失增大。漿層厚度添加，過(guò)濾阻力添加，過(guò)濾速度下降。上漿濃度添加，漿層厚度添加，消費(fèi)才干添加，黑液提取率下降。出漿濃度添加，洗滌損失上升，黑液提取率上升。漿種與漿質(zhì)酸法漿比堿法漿濾水性好，易洗滌。木漿比草漿濾水性好，但草漿分散效果好。硬漿比軟漿濾水性好，但分散效果差。四、洗滌設(shè)備淘汰設(shè)備洗漿池〔WashingCheat〕螺旋擠漿機(jī)雙輥擠漿機(jī)〔一〕轉(zhuǎn)鼓式洗漿機(jī)鼓式真空洗漿機(jī)原理：兼有過(guò)濾、分散置換的作用構(gòu)造：轉(zhuǎn)鼓、鼓槽、分配頭等組成分段式真空洗漿機(jī)分配頭的多小室輪番遭到過(guò)濾、抽吸、排空作用真空產(chǎn)生強(qiáng)迫真空自然真空：水腿作用過(guò)濾面積：5m2～50或100m2工藝：進(jìn)漿濃度木0.8～1.5％草2.0～2.5％出漿濃度10～16％優(yōu)點(diǎn)：消費(fèi)才干大，黑液提取率高，洗漿質(zhì)量好消費(fèi)易檢查缺陷：設(shè)備較復(fù)雜，投資較大，安裝標(biāo)高高，易產(chǎn)生泡沫適用：草漿、木漿洗滌才干：木漿>竹漿>荻葦漿>蔗渣漿>麥草漿木漿提取黑液：8Be‘80℃8m3草漿提取黑液：6Be’60℃12m3壓力洗漿機(jī)原理：兼有過(guò)濾、分散、置換作用構(gòu)造：轉(zhuǎn)鼓、鼓槽、氣罩、密封輥等組成壓力由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓9－11KPa過(guò)濾面積8－45m2工藝：進(jìn)漿濃度0.8～1.2％出漿濃度12-14％優(yōu)點(diǎn)：洗滌效果好，消費(fèi)才干大，安裝標(biāo)高低〔2樓即可〕，不易產(chǎn)生泡沫缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，密封要求高，電耗大適用：洗木漿、竹漿、荻葦漿，洗蔗渣漿產(chǎn)量低，洗麥草漿不宜3.鼓式置換洗漿機(jī)〔DD洗漿機(jī)〕〔DrumDisplacementWasher——DDWasher〕DD洗漿機(jī)構(gòu)造轉(zhuǎn)鼓沿圓周被分隔成7個(gè)區(qū)：上漿成形區(qū)、4個(gè)置換區(qū)、真空區(qū)〔用真空泵將干度提高到14－16％〕、零落區(qū)〔用緊縮空氣將漿片吹落〕可在一臺(tái)洗漿機(jī)上實(shí)現(xiàn)四段逆流洗滌，最后一段用熱水洗洗木漿消費(fèi)才干：7.5t/d.m2〔二〕帶式洗漿機(jī)〔BeltWasher〕原理：分散與置換相結(jié)合〔洗滌多段，但無(wú)段間稀釋〕構(gòu)造：濾網(wǎng)〔濾帶〕、真空吸濾箱、流漿箱、機(jī)架、傳動(dòng)、噴洗安裝等組成。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、投資省缺陷：密封性差、熱損失較大、膠帶易磨損工藝：進(jìn)漿濃度3-4％出漿濃度15-19％洗滌水溫70-80℃稀釋因子2-3適用：國(guó)產(chǎn)的多用于紙漿的洗滌，用于黑液提取的少〔三〕分散洗滌器〔DiffusionWasher〕原理：置換、過(guò)濾構(gòu)造：象漏斗型安裝外殼、過(guò)濾杯〔篩杯〕、水壓缸、刮料臂、噴根據(jù)需求有一段式、兩段式和三段式紙漿從下錐部進(jìn)入，分布于多篩環(huán)之間，與篩環(huán)等速上升，洗滌水在多篩環(huán)間轉(zhuǎn)動(dòng)的噴水管均勻加到漿中，利用篩環(huán)瞬時(shí)下降的振動(dòng)和剪切作用以廢液反沖洗濾網(wǎng)。工藝：進(jìn)出漿濃度10-12％進(jìn)漿溫度80-95℃〔≯100℃〕漿料上升速度15cm/min篩〔網(wǎng)〕環(huán)上升15cm后，用0.3s時(shí)間恢復(fù)原有的位置，每段洗滌周期6-8min優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備緊湊、操作簡(jiǎn)單、消費(fèi)才干大、洗滌效率高、不產(chǎn)生泡沫、沒(méi)有臭味、電耗低延續(xù)蒸煮熱分散洗滌器缺陷：濾網(wǎng)升降機(jī)構(gòu)復(fù)雜適用：通常用于延續(xù)蒸煮器高熱洗滌后的最終選擇器內(nèi)高熱洗滌〔InternalwashingzoneinatypicalKamyrChipDigester)洗滌液〔70-80℃〕從蒸煮器底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，與高溫漿接觸，被加然至120-130℃，此溫度最適于洗滌，分散速度增大，洗滌效率提高，高熱洗滌相當(dāng)于2-3臺(tái)真空洗漿機(jī)，漿被將溫至100℃以下，通緊縮空氣“冷噴發(fā)〞〔四〕擠壓洗滌設(shè)備1.螺旋擠漿機(jī)〔已淘汰〕2.雙輥擠漿機(jī)〔已淘汰〕3.置換壓榨洗漿機(jī)瑞典Sunds、VPC、VPD、MPC加拿大Vani-NIP原理：擠壓、置換構(gòu)造：兩個(gè)多空輥、壓力漿槽、輸料器、刮刀等組組成，每個(gè)壓區(qū)分為脫水區(qū)、置換區(qū)、壓榨區(qū)工藝：進(jìn)漿濃度2-5％出漿濃度30-40％黑液提取率可達(dá)99％4.雙網(wǎng)擠漿機(jī)〔壓濾機(jī)，DoubleWirePressWasher〕漿料自動(dòng)脫水區(qū)楔形脫水區(qū)低壓脫水區(qū)高壓脫水區(qū)工藝：出漿濃度25-30％SD型壓濾機(jī)五、衡量洗滌設(shè)備的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)目的1.黑液的提取率與提取黑液濃度〔最主要〕提取率要高，黑液濃度也要高2.洗滌損失與漿的洗凈度提高干凈度，減少損失〔Carryover〕3.纖維損失減少纖維損失六、泡沫構(gòu)成與消泡1.泡沫的構(gòu)成外表活性物質(zhì)〔樹(shù)脂、脂肪酸、蠟及其皂化物〕與空氣接觸加之猛烈的攪拌2.消泡靜置消泡溫度上升，消泡時(shí)間下降pH上升，消泡時(shí)間添加蒸汽消泡溫度上升，液膜破裂785-981KPa〔8-10Kg/cm2)蒸汽放射機(jī)械消泡利用超翼回轉(zhuǎn)和離心作用使泡沫與器壁碰破消泡劑消泡煤油、松節(jié)油、有機(jī)硅等外表活性大、外表強(qiáng)度低、粘度小液體第二節(jié)紙漿的挑選與凈化一、概述〔一〕目的：除去雜質(zhì)，以滿足質(zhì)量和正常生產(chǎn)需求纖維性雜質(zhì)：木片、生片、草節(jié)粗纖維束和非纖維細(xì)胞等非纖維性雜質(zhì)：泥砂、鐵屑、碎石、煤渣等要求：挑選凈化效率高，尾渣損失少，設(shè)備流程簡(jiǎn)單，操作維修方便，操作維修方便，動(dòng)力耗費(fèi)低措施：適宜的設(shè)備，合理的工藝流程，正確的工藝條件〔二〕術(shù)語(yǔ)1.2.3.漿渣中的好纖維率漿渣中能經(jīng)過(guò)40目網(wǎng)的好纖維率二、挑選凈化原理1.挑選是利用幾何外形的不同進(jìn)展分別〔1〕挑選動(dòng)力利用靜壓差——經(jīng)過(guò)式篩利用動(dòng)壓差——離心篩不少篩是兩者兼有之〔2〕漿料要充分稀釋?zhuān)蛊涮幱谟坞x形狀〔3〕纖維層構(gòu)成和破壞〔振動(dòng)或脈沖〕〔4〕細(xì)漿和粗渣只能相對(duì)分別2.凈化利用相對(duì)密度的不同進(jìn)展分別〔1〕重力沉降沉砂溝，漿濃0.5%，流速10-15m/min〔2〕離心分別原理：泥砂等雜志比艱苦、G增大、F增大，被拋向器壁，然后向下運(yùn)動(dòng)，軸向中心構(gòu)成“低壓帶〞,由于器壁摩擦阻力及干凈漿料向低壓帶集中，V下降，故做成錐形，即使r減小，以保證離心力F二、挑選設(shè)備及其影響要素〔一〕挑選設(shè)備1.振框式平篩〔JohnsonScreen〕構(gòu)造：篩框、篩板、偏心輪、放射管等推進(jìn)力——位差破壞纖維層——振動(dòng)噴水——防止粗渣中帶出合格纖維高頻振框式平篩工藝：進(jìn)漿濃度1~1.5%出漿濃度0.8~1.2%篩孔φ2~φ12mm振次1410~1440次/min振幅1.5~2mm特點(diǎn)：順應(yīng)漿種廣、除節(jié)才干高、消費(fèi)才干大、動(dòng)力耗費(fèi)低，操作維修方便，但操作環(huán)境差要求：適宜的振動(dòng)、漿濃和漿位調(diào)理好噴水壓力和角度另一種振動(dòng)篩：高頻振動(dòng)園篩

2.離心篩〔CentrifugalScreen〕利用轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力和篩板內(nèi)外的漿位差A(yù)型篩B型篩C型篩CX篩ZSL1-4型篩原理：〔1〕漿料以一定的壓頭進(jìn)入后，隨著葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，合格纖維經(jīng)過(guò)篩空〔2〕葉片軸向推力，使?jié){料呈螺旋線向排渣端挪動(dòng)〔3〕空心主軸兩端可分別送入一定壓力的稀釋水，且經(jīng)葉片與隔板組成的夾縫直接送到接近篩板漿環(huán)的內(nèi)周，稀釋紙漿，沖洗篩板工藝：進(jìn)漿濃度0.8~3.0%出漿濃度0.6~1.5%稀釋用水量占進(jìn)漿量20~100%〔進(jìn)漿濃度越大，稀釋水越多〕挑選效率85%左右特點(diǎn)：順應(yīng)性強(qiáng)、消費(fèi)才干大、挑選效率高體積小，分量輕，電耗低，操作維護(hù)方便要求：進(jìn)漿有一定壓力進(jìn)漿箱漿位與主軸距1.2~2.4mm3.壓力篩〔PressureScreen〕原理：漿料以一定的壓力沿切線進(jìn)入，篩板內(nèi)外壓壓力差使纖維經(jīng)過(guò)篩孔壓力脈沖替代機(jī)械振動(dòng)進(jìn)展分別構(gòu)造：篩鼓〔框〕轉(zhuǎn)子〔旋翼〕外殼篩板〔孔篩、縫篩〕工藝：進(jìn)漿濃度0.5~3.0%進(jìn)漿壓力0.035~0.21MPa良漿濃度0.35~2.8%旋翼篩任務(wù)原理圖特點(diǎn)：全封鎖，無(wú)泡沫產(chǎn)生，消費(fèi)才干大，體積小沒(méi)振動(dòng)挑選效率高要求：篩框橢圓度要小〔<0.3~0.5mm〕控制好旋翼與篩板的間隔〔0.75~1.0mm〕〔二〕挑選影響要素1.篩孔〔縫〕的大小和外形外形：圓孔——更有效地去除纖維束和細(xì)薄碎片長(zhǎng)縫——更有效地去除圓形和立體狀雜質(zhì)2.排渣率排渣率上升，挑選效率上升，無(wú)粗渣就無(wú)篩選效果，在一樣排渣率下，篩孔孔徑減小，挑選效率提高第一段排渣率宜在20-25%3.轉(zhuǎn)速速度上升，離心力添加太大挑選效率低，電耗大太小產(chǎn)量小，易堵塞4.進(jìn)漿濃度在保證質(zhì)量的前提下，盡量提高濃度每種篩處置不同的漿種均有一適宜濃度濃度過(guò)大，良漿與粗渣不能有效分別，尾渣量增大濃度過(guò)低，產(chǎn)量下降，粗渣也易經(jīng)過(guò)，挑選效下降泵送、濃縮負(fù)荷上升，水電耗上升5.稀釋水量和水壓稀釋水太少，好纖維損失添加稀釋水太多，挑選效率下降6.挑選效率溫度上升，漿可塑柔軟，粗渣易經(jīng)過(guò)，挑選降低三、凈化設(shè)備及其影響要素1.沉砂溝SundTrap長(zhǎng)25-30m寬<2mm，深0.3-0.5m，底坡度0.7-1%，隔板間距0.3-0.5m，高0.1-0.2m漿濃針葉木0.35~0.5%闊葉木0.5~0.7%流速9~15m/min簡(jiǎn)單但占地面積大，需定期清洗，漿流失多2.筒形除砂器〔低壓除砂器〕Vortrap上部是圓柱體直徑普通>500mm壓差僅2.0-2.5M主要除去較大顆粒的砂和金屬屑等雜質(zhì)，替代替代沉砂溝進(jìn)漿濃度0.5-1.0%進(jìn)漿壓力0.05-0.10MPa3.錐形除砂器〔CentrifugalCleaner〕原理：泥砂比艱苦，G，F(xiàn)材質(zhì)：玻璃、鑄鐵、陶瓷、不銹鋼等工藝：進(jìn)漿壓力0.28~0.35MPa出漿壓力0.02~0.05MPa主要影響要素：壓力差是產(chǎn)生渦旋運(yùn)動(dòng)，使雜質(zhì)分別的動(dòng)力壓差增大，離心力添加，凈化效率提高，動(dòng)力耗費(fèi)上升錐形除砂器任務(wù)原理壓差太小，凈化效率下降進(jìn)漿濃度壓差一定時(shí)，進(jìn)漿濃度上升，凈化效率下降，排渣濃度上升，纖維損失添加，進(jìn)漿濃度太低，消費(fèi)才干下降，動(dòng)力耗費(fèi)添加經(jīng)過(guò)量過(guò)多，凈化效率下降排渣口過(guò)大，排渣量大，纖維損失大過(guò)小，排渣效率降低，易堵塞4.廢紙凈化設(shè)備高濃除渣器特點(diǎn)：除渣器內(nèi)〔上方〕有高速旋轉(zhuǎn)葉輪，使使在器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)漿濃度：3~6%〔3~4.5%〕作用：除相對(duì)密度較大的雜質(zhì)，如石塊、金屬操作要點(diǎn)：進(jìn)漿壓力泵揚(yáng)程>20m稀釋水壓>0.2MPa，稀釋水管前裝截止閥，以防漿進(jìn)入清水管定期排渣正向除渣器重雜質(zhì)除渣器逆向除渣器輕雜質(zhì)除渣器良漿從錐形的底部排出，輕雜質(zhì)〔塑料片、蠟等〕從上部排出進(jìn)漿濃度：0.9~1.2%進(jìn)漿壓力：0.2~0.27MPa良漿出口壓：≥0輕質(zhì)出口壓：0.05MPa四、挑選、凈化流程組合原那么：視漿種、產(chǎn)質(zhì)量量要求、設(shè)備特點(diǎn)與投資；漿質(zhì)好，投資少，占地面積少，纖維損失少，動(dòng)力耗費(fèi)少，操作管理方便。挑選、凈化流程的級(jí)和段：級(jí)——指原漿和良漿經(jīng)過(guò)篩〔凈〕設(shè)備的次數(shù)兩級(jí)一段

級(jí)數(shù)添加，篩〔凈〕效率上升，良漿質(zhì)量上升但投資添加，電耗添加，細(xì)漿得率下降進(jìn)漿漿渣漿渣細(xì)漿