ECF漂白工艺Ep段真空洗浆机结垢问题的解决方案.pdf

13年第2期天津造纸22年第3期天津造纸13年第2期天津造纸22年第4期天津造纸ECF 漂白工艺 Ep 段真空洗浆机结垢问题的解决方案李阳，张鹏，张碧坡，李欣欣，张军（驻马店市白云纸业有限公司，驻马店463100）摘要：针对无元素氯（ECF）漂白工艺过氧化氢强化碱抽提（Ep）段100 m2转鼓真空洗浆机结垢问题，通过对垢片进行烧失量测量和X射线荧光光谱成分检测，分析了结垢的来源及原因。结合目前国家环保政策、制浆车间设备现状和实际工艺条件，从破坏结垢的环境和条件方面入手，制定了解决方案，有效解决了制浆碱法蒸煮产能提升后的结垢问题。Ep漂白段洗浆机滤网使用寿命从12个月延长到18个月，不仅提升了制浆运行效率，也节约了生产成本。关键词：真空洗浆机；结垢；无元素氯漂白；过氧化氢强化碱抽提；烧失量真空洗浆机是利用稀释脱水原理进行洗涤的设备，用于碱法制浆洗涤的鼓式真空洗浆机一般由转鼓、鼓槽和分配头等组成，兼具过滤、扩散置换作用1。真空度的主要来源是自然真空，即依靠洗浆机的安装高度控制，通过排出废液产生的水腿作用获得；其次是强制真空，通过真空泵产生的负压获得2-3。近年来新上浆线真空洗浆机的过滤面积达到100 m2以上，木浆进浆浓度为1.0%2.0%，出浆浓度为10%16%，一般均采用多台洗浆机串联逆流洗涤。驻马店市白云纸业有限公司制浆车间采用无元素氯（ECF）漂白工艺生产杨木漂白化学浆，其中过氧化氢强化碱抽提（Ep）段由于高温、强碱的漂白工艺条件，一直存在结垢现象；特别是产量由220 t/d提高到350 t/d后，结垢现象更加突出，几乎每周都需要进行酸洗除垢。结垢现象严重影响制浆生产线的正常运行，而且大量垢片脱落造成了成浆尘埃超标4。本文对该制浆生产线Ep段结垢的原因进行分析，并给出了解决方案。1制浆工艺及结垢问题1.1制浆流程及工艺运行参数白云纸业制浆采用干湿法备料、碱法横管连续蒸煮、多段逆流洗浆、封闭筛选、ECF漂白等工艺生产漂白杨木化学浆5。Ep段洗浆机的材质为2205双相不锈钢，过滤面积100 m2，进浆浓度2.5%3.0%。ECF漂白工艺为D0-Ep-D1三段漂白工艺，D0段采用ClO2漂白，反应温度70，浆浓9.0%，时间80 min，pH 2.04.0；Ep段为H2O2强化碱抽提，反应温度95，浆浓8.5%，时间100 min，pH 10.511.5；D1段采用ClO2进行补充漂白，反应温度80，浆浓9.0%，时间120 min，pH 4.06.0。图1为杨木浆漂白工艺流程。作者简介：李阳（1990），男，助理工程师，主要从事制浆造纸工艺管理工作；通信作者：张鹏，工程师，主要从事制浆造纸工艺优化及新产品开发工作，zhp鄄。:#。1#。#。L$。D1。D1。1。D1。8#。K。L$。L8。L$。L$。%#。7#。#。5#。Ep。FF4EL。3#。%。D0。6#。2#。4#。图1杨木浆漂白工艺流程3713年第2期纸天津造22年第3期纸天津造13年第2期纸天津造22年第4期纸天津造制浆车间蒸煮来浆经过1#、2#和3#串联的真空洗浆机进行逆流洗涤和提取黑液，洗后粗浆进入氧脱反应塔，氧脱木素反应温度为90，反应时间60 min，浆浓9.0%，每吨浆的O2用量为40 kg，经4#真空洗浆机洗涤浓缩后送至未漂浆塔。由于氧脱反应塔为单段氧脱木素，氧脱效率较低（35%左右），因此在未漂浆塔添加H2O2，添加点在4#洗浆机破碎螺旋稀释水管处，每吨浆的H2O2用量为20 kg，反应时间通过未漂浆塔液位控制。未漂浆塔中的浆料经5#真空洗浆机洗涤后进入D0塔，开始D0-Ep-D1三段漂白，漂白后的浆料进入储浆塔储存，送造纸车间使用。1.2Ep漂白段结垢问题制浆车间采用ECF漂白工艺生产杨木板皮浆，结垢问题一直存在，其中Ep段7#洗浆机的结垢问题最严重。Ep段的7#洗浆机是在高温、强碱的漂白工艺条件下运行，而这正是结垢的重要条件，再加上产量由220 t/d提高到350 t/d后，洗浆机的过滤面积并没有改变，仍是100 m2，单位时间内相同面积的过浆滤水量增加60%，结垢速率增快；当下调产量至300 t/d时，结垢速率减缓，除垢清洗周期由现在1周延长到20 d。为确定垢片的形成原因，彻底解决Ep段真空洗浆机结垢问题，拟对垢样进行烧失量和X射线荧光光谱（XRF）分析检测。2垢片成分检测及结垢原因分析2.1垢片成分检测为分析结垢原因，对Ep段洗浆机的垢样进行了烧失量分析。将烧失后的样品研磨、压片后，通过X射线荧光光谱分析测定样品中的化学成分。2.1.1检测方法（1）样品准备：将垢样置于烘箱中（1052）烘干至质量恒定，用研钵磨成粉末后，置于烘箱中烘干备用。（2）烧失量测量：借鉴GB/T 7422018造纸原料、纸浆、纸和纸板 灼烧残余物（灰分）的测定对垢样进行575 和900 灼烧实验。称取50 g烘干样品放入已灼烧至质量恒定的坩埚中，并记录其总质量m1，置于马弗炉中于575 灼烧4 h。取出坩埚，于空气中自然降温10 min后，再置于干燥器中冷却0.5 h，称量当前质量。然后，再灼烧1 h，重复之前操作，直至质量恒定，记为m2。样品在900 下的烧失量测量，同样按上述操作进行。将烧失后的样品烘干后放入封口袋中，置于干燥器中保存备用。每次同时进行2组实验，取其平均值。烧失量计算公式为（m1-m2）/m1100%。（3）XRF检测方法：采用X射线荧光光谱仪（Axios Pw4400型，荷兰帕纳科公司）对灼烧后垢样进行无标定量分析。制样采用粉末直接压片法，将干燥处理后的样品研磨至200目，不添加黏结剂、助磨剂和其他添加剂，取10 g进行压片。2.1.2检测结果及分析（1）烧失量测量结果：575 灼烧时的烧失量为40.62%，表征了垢样中纤维、树脂等有机物，以及无机盐的结晶水、草酸盐等经灼烧分解，在垢样中所占比例为40.62%。900 灼烧时的烧失量为65.52%。由于垢样比较坚硬，在进行900 灼烧实验时，灼烧并不彻底，因此900 灼烧时的烧失量仅供参考。垢样烧失量分析的意义就在于，它表征了原料加热分解的气态产物（如H2O，CO2等）和有机质含量的多少，以及样品在900 的高温炉中灼烧所排出的结晶水、碳酸盐分解出CO2、硫酸盐分解出SO2，以及有机质含量的多少。（2）XRF检测结果：表1和表2分别为垢样经过575 和900 灼烧后的XRF数据。在分析900 灼烧后垢样的XRF检测数据时，进行了归一化修正。根据检测结果可以看出，灼烧后垢样的主要成分为CaCO3、CaC2O4及少量SiO2，其中钙垢在90%以上，因此除去钙离子或阻止钙离子在设备上的结晶结垢是最有效方法6。CaCO3属于填料垢，主要是在生产过程中所用造纸白水的比例较多 造 成 的。CaC2O4主要是因洗浆机运行过程中洗涤不净造成腐浆而产生的；尤其是回用的白水中存在淀粉、中性施胶剂AKD等，使得引起腐浆的微生物繁殖速度加快；纤维素和半纤维素受微生物影响产生草酸等低分子酸，从而与钙离子形成草酸钙类沉淀。少量SiO2是由木片原料带入。表1575 灼烧后垢样的XRF数据序号成分含量/%1CaCO397.192SiO20.825K2O0.276NaO0.217MgCO30.168Al2O30.149Fe2O30.0810其他0.273SO30.584Cl0.283813年第2期天津造纸22年第3期天津造纸13年第2期天津造纸22年第4期天津造纸2.2结垢原因分析（1）制浆过程中的洗涤稀释水有相当一部分来自造纸白水，其Ca2+含量较高。对Ep段的出浆pH值进行调整，当由11左右降到89时，7#洗浆机结垢速度大大延缓，洗网除垢周期由15 d延长至2025 d。但是，当洗草水全部切换为造纸白水后结垢速度又恢复到以前，且不可控。当把pH值调到6以下时，结垢速度会减缓，但是设备不能长时间在该pH值下运行，其对设备有较强的腐蚀性。（2）蒸煮用的白液含有一部分钙离子，黑液提取和筛选所用的温水中含有钙镁离子。（3）在原料带入的泥土和石块中，有部分细小颗粒随洗草水的循环进入制浆系统，这是SiO2的主要来源。（4）碱回收送来的温水和清水硬度较高，其中清水的硬度为23 mmol/L，远超制浆设计规范的要求（1 mmol/L）。在现有的技术条件下可以对清水进行软化，但是成本太高，经济上不可行。（5）Ep漂白段的温度较高，为90100 C，而且pH 10.511.5属强碱环境，若低于此条件成浆白度无法得到保证。受以上工艺条件和提高产量的影响，结垢速度较快。（6）受公司节能减排要求的影响，制浆事业部用水（白水、中水）存在内循环问题，造成钙离子富集的越来越多。3Ep漂白段洗浆机结垢解决方案结合国家的环保政策要求和本企业的设备现状，从源头上控制和减少钙离子的难度较大：基于环保要求，洗木片不可能全部使用清水，而采用水软化技术去除造纸白水、清水、温水、回用中水的钙镁离子费用较高。最终，从破坏结垢的环境和条件方面考虑，确定了以下措施：（1）优化浆线多段逆流洗涤用水，即在提取工段之前继续回用造纸白水，在提取之后不再使用造纸白水，以减少Ca2+对漂白工段的影响。（2）在干法备料工段的除尘环节对木渣进行分级处理，通过增大一级羊角除尘器筛板孔径提高除尘量，然后通过二级振框筛对少量良木片过滤回用。（3）在碱回收送往制浆的温水管道上加装管道过滤器，去除温水中的垢粒，并定期清理，避免温水中的垢粒进入洗涤系统，从而减缓洗浆机结垢。（4）通过在7#洗浆机前槽添加酸性芒硝降低其pH值，pH值控制在7.08.0，破坏结垢环境。（5）对浆线使用的抑垢剂进行细分，分为清水用和温水用两种，从而提高系统抑垢效果。4结束语白云纸业结合国家环保政策、制浆车间设备现状和实际工艺条件，针对ECF漂白工艺Ep段100 m2转鼓真空洗浆机结垢问题，从破坏结垢的环境和条件方面入手，制定解决方案，有效解决了产能提升后的结垢问题。由于不需再定期酸洗除垢，Ep漂白段洗浆机滤网的使用寿命从12个月延长到18个月，不仅提升了制浆运行效率，也节约了生产成本。参考文献：1姚同业,曹钦.鼓式真空洗浆机在竹材化学浆ECF漂白系统中的应用J.中华纸业,2011,32(4):83-85.2王连霞,宿金荣.100 m2鼓式真空洗浆机的设计制造及运行实践J.中国造纸,2003(12):24-26.3陈安江,赵黎,吕传山.鼓式真空洗浆机真空水腿安装方式的分析与探讨J.中国造纸,2009,28(12):45-47.4陈立常.苇浆ECF漂白工艺中氧脱木素后洗浆机结垢问题的解决J.中国造纸,2009,28(2):80.5张鹏,王伟,胡海涛,等.改良ECF漂白工艺在杨木浆生产中的应用实践J.造纸科学与技术,2022,41(5):40-43.6陈安江.新一代鼓式真空洗浆机的结构与应用J.纸和造纸,2018,37(4):4-8.表2900 灼烧后垢样的XRF数据1CaO85.5797.072CO2（11.85）/10其他0.290.336Cl0.140.167Fe2O30.140.168P2O50.110.129MgO0.080.093SiO21.021.164SO30.650.745Al2O30.150.17序号成分各成分的含量/%检测数据归一化数据3913年第2期纸天津造22年第3期纸天津造13年第2期纸天津造22年第4期纸天津造Solution of Vacuum Washer Scaling in Ep Section of ECFBleaching ProcessLI Yang，ZHANG Peng，ZHANG Bipo，LI Xinxin，ZHANG Jun（Zhumadian Baiyun Paper Co.,Ltd.,Zhumadian 463100,China）Abstract：In order to solve the scaling problem of the 100 m2drum vacuum pulp washer in the hydrogenperoxide strengthened alkaline extraction(Ep)section of elemntal chlorine free(ECF)bleaching process,the originand cause of scaling were analyzed by measuring the loss on ignition and X鄄ray fluorescence spectrumcomposition of the scale.According to the current national environmental protection policy,the present situationof the equipment in the pulping workshop and the actual technological conditions,starting from the aspects ofdestroying the environment and conditions of scaling,a solution has been formulated,the scaling problem afterthe capacity increase of alkaline pulping cooking can be effectively solved.The service life of filter screen of Epbleaching stage washer is extended from 12 months to 18 months,which not only improves the pulping operationefficiency,but also saves the production cost.Key words：vacuum washer;scaling;elemntal chlorine free(ECF)bleaching;hydrogen peroxide strengthenedalkaline extraction(Ep);loss on ignition（上接第20页）?Research Progress of Cellulose Nanocrystals Used to StabilizePickering EmulsionLIU Wenli,JIA Lingyun,WHANG Wenxue,FAN Rong,LIU Pengtao(China Light Industry Key Laboratory of Papermaking and Biorefinery,Tianjin Key Laboratory of Pulp and Paper,College of Light Industry Science and Engineering,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China)Abstract：In recent years,micron鄄particle or nano鄄particle stabilized Pickering emulsion has attracted more andmore attention due to its excellent stability.Cellulose nanocrystals(CNCs)have become a potential Pickeringemulsion stabilizer due to their unique nanostructure,reproducibility,hydrophilicity,low toxicity and easymodification.In this paper,the research progress of CNCs stabilized Pickering emulsion in recent years issummarized.The factors affecting emulsifying properties of CNCs,including morphology,surface charge,wettability and crystal isomers,are emphatically introduced.The synergistic stabilization of CNCs with othersubstances is also reviewed.Finally,the future opportunities and challenges of CNCs as Pickering emulsionstabilizer are discussed.Key words：cellulose nanocrystals;Pickering emulsions;cooperative stabilization40