化學(xué)機(jī)械漿與半化學(xué)機(jī)械漿

第四節(jié)化學(xué)機(jī)械漿（ChemimechanicalPulp）APMP、PRC、SCPAPMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械漿CMP的基本制漿過程：化學(xué)預(yù)處理（預(yù)浸漬）常壓磨漿紙漿后處理（消潛，篩選和漂白等）APMP是在CTMP（或BCTMP）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。BCTMP能耗較高，排放廢水負(fù)荷較高，且含硫化合物。APMPP-RCAPMPTSE-APMPAPMP標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程圖：洗后木片常壓預(yù)汽蒸一段螺旋壓榨、預(yù)浸常壓預(yù)蒸倉

二段螺旋壓榨、預(yù)浸常壓預(yù)蒸倉一段常壓磨漿洗滌脫水二段常壓磨漿消潛篩選制漿和漂白同時完成，在制漿的同時也進(jìn)行漂白操作。NaOH、少量H2O2等NaOH、大量H2O2等汽蒸倉一段反應(yīng)倉二段反應(yīng)倉木片吸收弱的浸漬液木片吸收強(qiáng)的浸漬液整個APMP流程中，最關(guān)鍵的是兩段螺旋壓榨機(jī)的作用?。ㄒ唬┕に嚵鞒?/p>

1、木片洗滌：洗滌木片、軟化木片、趕出木片中的空氣。

2、常壓料倉：木片被輕微汽蒸，溫度達(dá)700C左右，進(jìn)一步軟化木片，驅(qū)趕木片中空氣。裝有通氣裝置，可以均勻地調(diào)控溫度。

3、擠碾機(jī)：具有4：1的高壓縮比，可將木片擠到60%的干度。經(jīng)擠碾后的木片經(jīng)膨脹，均勻地撕裂成小木條或粗大纖維及膨脹后利于浸漬。均勻吸收化學(xué)預(yù)浸漬藥液，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有利于漿料的均勻性和紙漿質(zhì)量的提高。

4、第一段盤磨：完成磨漿、漂白反應(yīng)。能耗為400~500度/t風(fēng)干漿，通過調(diào)整H2O2和NaOH的用量和比值，可以生產(chǎn)出范圍很廣的漿種。

5、第二段盤磨：進(jìn)一步磨漿，能耗：800~1200度/t風(fēng)干漿。

6、APMP制漿特別適合闊葉木樹種，如楊木、桉木、樺木等，為新聞紙開辟了新的原料資源。APMP制漿機(jī)理分析：

APMP制漿過程中，一段預(yù)浸漬時采用較高比例的NaOH和較低比例的過氧化氫。因此，得率下降較多，木素和苯醇抽出物溶出較多，白度有所降低；二段預(yù)浸漬時采用較低比例的NaOH和較高比例的過氧化氫。因此，得率下降平穩(wěn)，木素和苯醇抽出物繼續(xù)有所溶出，白度急劇上升；磨漿后，得率稍有下降；木素溶出略有增加，苯醇抽出物溶出較多，聚戊糖溶出劇增，白度較大幅度增長。因?yàn)?，第二段預(yù)浸漬的化學(xué)藥液未洗出，繼續(xù)發(fā)揮作用。APMP的制漿機(jī)理是NaOH和H2O2共同作用的結(jié)果，化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在預(yù)處理過程。NaOH的作用：（1）保證預(yù)處理藥液的堿度，促使H2O2離解出過氧氫離子，發(fā)揮H2O2的漂白效果（2）潤脹和軟化纖維，溶出某些抽出物及短鏈半纖維素、小分子量木素H2O2的作用：（1）堿性條件下離解產(chǎn)生過氧氫離子，改變木素發(fā)色基團(tuán)結(jié)構(gòu)（2）漂白木素的同時，使木素大分子側(cè)鏈斷裂，變成小分子木素溶出（3）向木素分子中引入羧基，增加木素親水性，使木素軟化（二）APMP優(yōu)點(diǎn)采用最新發(fā)展的木片預(yù)處理技術(shù)，使制漿和漂白合二為一，省去單獨(dú)漂白工序，設(shè)備投資減少25%以上與BCTMP相比，木片預(yù)汽蒸和化學(xué)浸漬都在常壓下進(jìn)行，操作簡單，能耗低磨漿在常壓下進(jìn)行，無需建造熱回收系統(tǒng)采用高壓縮比螺旋撕裂機(jī)將木片擠成疏松的木絲團(tuán)，擴(kuò)大比表面積，藥液滲透作用增強(qiáng)漿料物理和光學(xué)性能有所改善，實(shí)現(xiàn)較高強(qiáng)度和白度制漿過程中不用亞硫酸鹽，只用堿和過氧化氫等藥品，廢水中不含硫的化合物，治理較容易（三）工藝過程中的幾個關(guān)鍵問題1、擠碾機(jī)的選擇：（高壓縮比，4：1或更大）螺旋擠碾機(jī)對木片起著又?jǐn)D又碾的作用，將已經(jīng)預(yù)汽蒸軟化的木片擠壓而產(chǎn)生縱向破裂，使木片形成更大的表面積，以提高吸液量，使藥品與木片內(nèi)層接觸而發(fā)生反應(yīng)；同時也擠出木片中的空氣以及游離水分；經(jīng)過高度壓縮的木片一旦體積突然膨脹，就會象海綿一樣吸收更多的藥液，以提高一段磨漿效能。流程中的關(guān)鍵設(shè)備：

螺旋壓榨機(jī)（擠碾機(jī)、撕裂機(jī)，ModelScrewDevice,MSD）影響到漿料的均勻性、白度和強(qiáng)度主要對木片起到擠碾作用關(guān)鍵參數(shù)是壓縮比（密封用進(jìn)料螺旋的壓縮比在2：1；將木片碾壓均勻的壓縮比必須在4：1以上）2、浸漬工段的設(shè)計(jì)：APMP工藝化學(xué)預(yù)浸漬段可以采用一段，兩段或三段，根據(jù)原料類型和化學(xué)處理程度，流程設(shè)計(jì)上非常靈活；若采用兩段浸漬，第一段使用第二段浸漬壓榨出的殘液，第一段用低H2O2、高用堿量，第二段采用高H2O2、低用堿量。3、金屬離子的影響：金屬離子（Cu2+、Fe2+、Mn2+等），一般源于木材原料、水、設(shè)備。金屬離子會促進(jìn)H2O2的無效分解，降低漂白效果。加螯合劑除去金屬離子。關(guān)鍵設(shè)備最好用不銹鋼的，以減少金屬離子Fe2+?；瘜W(xué)藥液（加藥點(diǎn)I）↓木片→水洗→汽蒸→1#擠壓疏解機(jī)→1#浸漬器→1#反應(yīng)倉→2#擠壓疏解機(jī)化學(xué)藥液（加藥點(diǎn)II）化學(xué)藥液（加藥點(diǎn)III）↓↓→2#浸漬器→2#反應(yīng)倉→一段高濃磨→高濃漂白塔→二段高濃磨→消潛池→篩選凈化→濃縮機(jī)→成漿化學(xué)藥液（加藥點(diǎn)I）↓木片→水洗→汽蒸→1#擠壓疏解機(jī)→1#浸漬器→1#反應(yīng)倉→２#擠壓疏解機(jī)化學(xué)藥液（加藥點(diǎn)II）↓→2#浸漬器→2#反應(yīng)倉→一段高濃磨→沖稀池→二段高濃磨→消潛池→篩選凈化→濃縮機(jī)→成漿工藝流程比較：APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)與P-RCAPMP(PreconditioningRefinerChemicaltreatmentAPMP)APMP和P-RCAPMP工藝的區(qū)別：二者在基本工藝流程上非常相似，關(guān)鍵流程是化學(xué)預(yù)浸漬處理的程度，P-RCAPMP更強(qiáng)調(diào)化學(xué)預(yù)處理的作用效率，特別是強(qiáng)化后期的漂白效果。具體的區(qū)別如下：（1）如果二者均采用標(biāo)準(zhǔn)的兩段化學(xué)預(yù)浸漬工藝時，APMP工藝是兩個加藥點(diǎn)，即有兩個化學(xué)預(yù)處理，第一個加藥點(diǎn)的作用效率不高；而P-RCAPMP工藝強(qiáng)化化學(xué)預(yù)處理效率，有三個加藥點(diǎn)；（2）P-RCAPMP工藝取消APMP工藝中的段間稀釋洗滌，設(shè)置一個高濃漂白塔，強(qiáng)化漂白化學(xué)藥品的作用效果。APMP工藝中漂白的對象是被擠壓的木片；而P-RCAPMP工藝中漂白的對象大多是紙漿纖維和少量的纖維束，漂白效率大大提高。高濃停留塔噴放漿管后冷卻螺旋一段磨多圓盤濃縮機(jī)反應(yīng)倉壓力篩預(yù)浸器低濃磨預(yù)蒸倉消潛池木片洗滌器木片倉螺旋壓榨機(jī)2#化學(xué)品中濃泵1#化學(xué)品貯漿塔新鮮蒸汽工廠中常見的P-RCAPMP工藝流程（四）生產(chǎn)APMP的主要影響因素APMP制漿過程為制漿和漂白同時進(jìn)行，因此，需要考慮制漿和漂白兩者的關(guān)系對APMP生產(chǎn)的影響。1擠碾對APMP制漿的影響

螺旋擠碾機(jī)對木片的擠壓作用對APMP漿有著關(guān)鍵的影響，擠壓效果的好壞極大的決定了漿的質(zhì)量。木片受到螺旋擠碾機(jī)強(qiáng)有力的擠壓作用，結(jié)構(gòu)變得疏松，木片被撕扯開，變成一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，干度達(dá)60%～65%，從而像海綿一樣易于吸收藥液，使反應(yīng)能充分進(jìn)行，而纖維并不會因擠壓而受到損傷。經(jīng)過充分?jǐn)D壓的木片，不僅可以充分吸收化學(xué)藥液，提高處理的效果，還能起到節(jié)約藥品用量、縮短反應(yīng)時間的作用。

2化學(xué)藥品用量的影響

APMP制漿用于預(yù)處理的化學(xué)藥品為NaOH和H2O2，同時加入部分助劑。NaOH和H2O2的用量是影響漿質(zhì)量的主要因素。NaOH用量與紙漿物理強(qiáng)度關(guān)系較大，尤其是第一段浸漬的NaOH用量。NaOH用量增加，紙漿物理強(qiáng)度提高，白度降低，得率降低。H2O2用量與紙漿最終白度關(guān)系較大，尤其是第二段預(yù)浸時H2O2用量，H2O2用量增加，紙漿白度顯著提高，得率影響甚小，強(qiáng)度有所降低，松厚度有所提高。一般對于兩段化學(xué)預(yù)浸漬的傳統(tǒng)APMP制漿工藝，第一段使用高堿度低H2O2的藥液，第二段使用低堿度高H2O2的藥液。螯合劑（EDTA或DTPA）和保護(hù)劑（Na2SiO3和MgSO4）的加入對穩(wěn)定H2O2和提高漿的白度作用顯著。螯合劑用量較小時便可明顯提高白度。保護(hù)劑的用量有一最佳值，用量過大對漿的白度和強(qiáng)度不利，并易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。

3預(yù)處理溫度的影響

由于預(yù)處理藥液是H2O2的堿性溶液，溫度過高，會加快H2O2的分解，從而使得漂白效率下降，漿的最終白度降低。一般預(yù)處理溫度保持在50～80℃之間。木片在較高溫度下能充分軟化，有利于藥液的浸透、纖維的潤脹。目前的研究趨向于高溫處理，但在高溫條件下須加入適當(dāng)?shù)尿蟿┖捅Ｗo(hù)劑來控制和減少過氧化氫的熱分解。4預(yù)處理時間的影響

過長的預(yù)處理時間，會使?jié){的得率下降，光學(xué)性能降低；若藥液中有較多NaOH殘留，過長的預(yù)處理時間會促進(jìn)漿料的返黃，白度降低，但強(qiáng)度有所升高。預(yù)處理時間過短，則浸漬不完全。較合適的預(yù)處理時間是30～60min。5磨漿條件的影響

磨漿質(zhì)量的好壞受許多因素的影響，包括喂料速度、磨漿濃度、磨盤間隙等。一般采用兩段常壓盤磨高濃磨漿時，第一段盤磨間隙較大，主要起到破碎作用，同時減少木片的焦糊現(xiàn)象，漿濃30%～35%；第二段磨漿間隙較小，主要起到離解纖維和細(xì)纖維化作用，漿濃15%～20%。增加磨漿段數(shù)可以提高漿的質(zhì)量，但會增加磨漿能耗和設(shè)備投資。調(diào)節(jié)盤磨的間隙，間隙不能過小，否則漿的白度和強(qiáng)度都會受到影響。（五）APMP的性質(zhì)和應(yīng)用1性質(zhì)：（P151表3-20）針葉材的APMP與BCTMP比較，在相同白度下，兩者在化學(xué)藥品消耗、能耗、成漿的得率、強(qiáng)度等方面相差不大。楊木APMP的生產(chǎn)，無論是化學(xué)藥品消耗，還是能耗，都較相應(yīng)的BCTMP低；在相同的游離度下，楊木APMP的紙張耐破與撕裂強(qiáng)度都略高于BCTMP。在相同的H2O2用量下，APMP的白度稍優(yōu)于BCTMP，但APMP系統(tǒng)省去了漂白系統(tǒng)的投資，總成本低于BCTMP。APMP的不透明度與光散射系數(shù)，也較相應(yīng)BCTMP高一些。2應(yīng)用：APMP的應(yīng)用范圍與BCTMP相同。四、其他化學(xué)機(jī)械漿化學(xué)磨石磨木漿(CGW)——沒有得到發(fā)展化學(xué)磨石磨木漿的化學(xué)處理有兩種方法：①在磨木時加化學(xué)藥品于磨木的白水中；②在磨木前將原木加化學(xué)藥品用高溫高壓預(yù)處理。爆破法制漿（SteamExplosionPulping,

SEP）——研發(fā)階段將木片用化學(xué)藥液預(yù)浸，然后在專門的蒸煮器中汽蒸，最高溫度180～200oC，時間1～5min，汽蒸后瞬間排壓使木片爆破，然后再進(jìn)行常壓磨漿。相對于CTMP，爆破法可降低能耗25％～30％。本法流程如下：木片預(yù)浸漬(60～85oC)噴灑藥品（NaOH+Na2SO3等）處理汽相蒸煮（180～200oC）爆破(190oC)再磨熱磨機(jī)械化學(xué)漿（TMCP或OPCO法）該法是在TMP兩段磨漿之間或之后用Na2SO3進(jìn)行化學(xué)處理，使紙漿獲得化學(xué)改性，并使纖維的卷曲特性得到固定，結(jié)果使紙幅有較好的濕與干強(qiáng)度。纖維卷曲程度愈高，則濕紙幅伸長率愈大。OPCO法紙漿得率在90％以上，電耗與SGW大致相當(dāng)，投資接近TMP，而且能連續(xù)生產(chǎn)，適于自控。無硫化學(xué)機(jī)械漿（NSCMP）化學(xué)預(yù)處理采用單乙醇胺和氫氧化銨溶液的混合物，可以循環(huán)使用。其主要流程包括汽蒸、木片的藥液浸漬和磨漿。楊木和混合闊葉材的試驗(yàn)結(jié)果表明，NSCMP是一種簡易的制漿方法，纖維容易分離，磨漿能耗低，化學(xué)藥品和熱量回收簡單。因藥液不含硫，因此大大減輕了環(huán)境污染。生物化學(xué)機(jī)械漿（Bio-CMP）

以微生物或其制品（酶）對木片進(jìn)行預(yù)處理，然后用機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制漿。生物處理的目的：有選擇性地分解（降解）原料中的木素，盡可能減少碳水化合物的損失。從而降低磨漿能耗，減輕廢水污染，提高紙漿強(qiáng)度。主要采用：白腐菌、漆酶等（研究階段）

第五節(jié)半化學(xué)法制漿（SemichemicalPulping）SCP（Semi-ChemicalPulp）半化學(xué)法漿

得率：65~80%基本流程：木片化學(xué)預(yù)處理盤磨機(jī)磨漿篩選SCP的化學(xué)處理程度較化學(xué)機(jī)械漿激烈，但較化學(xué)漿溫和；機(jī)械處理程度較化學(xué)機(jī)械漿弱。NSSC（NeutralSulfiteSemi-Chemicalpulp）

中性亞硫酸鹽法半化學(xué)漿（生產(chǎn)半化學(xué)漿的主要方法）ASSC(AlkalineSulfiteSemi-Chemicalpulp)堿性亞硫酸鹽法半化學(xué)漿用于生產(chǎn)一般文化用紙，包裝紙、瓦楞紙板等。NSSC（NeutralSulfiteSemi-Chemicalpulp）

中性亞硫酸鹽法半化學(xué)漿NSSC制漿原理高溫下低脫木素速率，以木素酚型結(jié)構(gòu)單元的磺化反應(yīng)為主，非酚型木素結(jié)構(gòu)單元穩(wěn)定；與化學(xué)法制漿的中性亞硫酸鹽法制漿相比，反應(yīng)程度較輕。

蒸煮工藝條件：蒸煮溫度175－180度蒸煮壓力0.95－1.05MPa蒸煮總時間180－200分鐘藥品用量12％－14％（Na2SO3計(jì)，對絕干木片）得率55％－65％NSSC制漿主要影響因素材種的影響最適宜的原料是闊葉材（密度小的材種易于浸透，而密度大的材種很難生產(chǎn)半化學(xué)漿）(2)蒸煮藥液組成的影響組成隨亞硫酸鹽種類、使用的緩沖劑和它們的濃度而變化。

緩沖劑的作用：中和蒸煮初期形成的有機(jī)酸，控制蒸煮終點(diǎn)pH7.2-7.5，防止碳水化合物的水解。緩沖劑種類會影響紙漿白度，使用NaHCO3能獲得較高白度的漿。(3)蒸煮條件增大藥品用量，降低紙漿得率；降低藥品用量，可增加紙漿得率，但篩渣相應(yīng)增多。蒸煮溫度在中性條件下宜高些。NSSC漿的性質(zhì)與應(yīng)用

較高的挺度、較低的耐折度——NSSC漿的特性

NSSC漿，尤其是闊葉材的NSSC漿