化學機械漿與半化學機械漿省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

第四節(jié)化學機械漿（ChemimechanicalPulp）APMP、PRC、SCP第1頁APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)堿性過氧化氫化學機械漿CMP基本制漿過程：化學預處理（預浸漬）常壓磨漿紙漿后處理（消潛，篩選和漂白等）APMP是在CTMP（或BCTMP）基礎上發(fā)展起來。BCTMP能耗較高，排放廢水負荷較高，且含硫化合物。APMPP-RCAPMPTSE-APMP第2頁APMP標準生產(chǎn)流程圖：洗后木片常壓預汽蒸一段螺旋壓榨、預浸常壓預蒸倉

二段螺旋壓榨、預浸常壓預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，在制漿同時也進行漂白操作。NaOH、少許H2O2等NaOH、大量H2O2等第3頁汽蒸倉一段反應倉二段反應倉木片吸收弱浸漬液木片吸收強浸漬液整個APMP流程中，最關鍵是兩段螺旋壓榨機作用！第4頁（一）工藝流程

1、木片洗滌：洗滌木片、軟化木片、趕出木片中空氣。

2、常壓料倉：木片被輕微汽蒸，溫度達700C左右，深入軟化木片，驅趕木片中空氣。裝有通氣裝置，能夠均勻地調控溫度。

3、擠碾機：含有4：1高壓縮比，可將木片擠到60%干度。經(jīng)擠碾后木片經(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。均勻吸收化學預浸漬藥液，發(fā)生化學反應，有利于漿料均勻性和紙漿質量提升。第5頁

4、第一段盤磨：完成磨漿、漂白反應。能耗為400~500度/t風干漿，經(jīng)過調整H2O2和NaOH用量和比值，能夠生產(chǎn)出范圍很廣漿種。

5、第二段盤磨：深入磨漿，能耗：800~1200度/t風干漿。

6、APMP制漿尤其適合闊葉木樹種，如楊木、桉木、樺木等，為新聞紙開辟了新原料資源。第6頁APMP制漿機理分析：

APMP制漿過程中，一段預浸漬時采取較高百分比NaOH和較低百分比過氧化氫。所以，得率下降較多，木素和苯醇抽出物溶出較多，白度有所降低；二段預浸漬時采取較低百分比NaOH和較高百分比過氧化氫。所以，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，白度較大幅度增加。因為，第二段預浸漬化學藥液未洗出，繼續(xù)發(fā)揮作用。第7頁APMP制漿機理是NaOH和H2O2共同作用結果，化學反應主要發(fā)生在預處理過程。NaOH作用：（1）確保預處理藥液堿度，促使H2O2離解出過氧氫離子，發(fā)揮H2O2漂白效果（2）潤脹和軟化纖維，溶出一些抽出物及短鏈半纖維素、小分子量木素H2O2作用：（1）堿性條件下離解產(chǎn)生過氧氫離子，改變木素發(fā)色基團結構（2）漂白木素同時，使木素大分子側鏈斷裂，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，使木素軟化第8頁（二）APMP優(yōu)點采取最新發(fā)展木片預處理技術，使制漿和漂白合二為一，省去單獨漂白工序，設備投資降低25%以上與BCTMP相比，木片預汽蒸和化學浸漬都在常壓下進行，操作簡單，能耗低

磨漿在常壓下進行，無需建造熱回收系統(tǒng)采取高壓縮比螺旋撕裂機將木片擠成疏松木絲團，擴大比表面積，藥液滲透作用增強漿料物理和光學性能有所改進，實現(xiàn)較高強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，廢水中不含硫化合物，治理較輕易第9頁（三）工藝過程中幾個關鍵問題1、擠碾機選擇：（高壓縮比，4：1或更大）螺旋擠碾機對木片起著又擠又碾作用，將已經(jīng)預汽蒸軟化木片擠壓而產(chǎn)生縱向破裂，使木片形成更大表面積，以提升吸液量，使藥品與木片內層接觸而發(fā)生反應；同時也擠出木片中空氣以及游離水分；經(jīng)過高度壓縮木片一旦體積突然膨脹，就會象海綿一樣吸收更多藥液，以提升一段磨漿效能。第10頁流程中關鍵設備：

螺旋壓榨機（擠碾機、撕裂機，ModelScrewDevice,MSD）影響到漿料均勻性、白度和強度主要對木片起到擠碾作用關鍵參數(shù)是壓縮比（密封用進料螺旋壓縮比在2：1；將木片碾壓均勻壓縮比必須在4：1以上）第11頁第12頁2、浸漬工段設計：APMP工藝化學預浸漬段能夠采取一段，兩段或三段，依據(jù)原料類型和化學處理程度，流程設計上非常靈活；若采取兩段浸漬，第一段使用第二段浸漬壓榨出殘液，第一段用低H2O2、高用堿量，第二段采取高H2O2、低用堿量。3、金屬離子影響：金屬離子（Cu2+、Fe2+、Mn2+等），普通源于木材原料、水、設備。金屬離子會促進H2O2無效分解，降低漂白效果。加螯合劑除去金屬離子。關鍵設備最好用不銹鋼，以降低金屬離子Fe2+。第13頁化學藥液（加藥點I）↓木片→水洗→汽蒸→1#擠壓疏解機→1#浸漬器→1#反應倉→2#擠壓疏解機

化學藥液（加藥點II）化學藥液（加藥點III）

↓↓→2#浸漬器→2#反應倉→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→成漿

化學藥液（加藥點I）

↓木片→水洗→汽蒸→1#擠壓疏解機→1#浸漬器→1#反應倉→２#擠壓疏解機

化學藥液（加藥點II）

↓→2#浸漬器→2#反應倉→一段高濃磨→沖稀池→二段高濃磨→消潛池→篩選凈化→濃縮機→成漿工藝流程比較：APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)與P-RCAPMP(PreconditioningRefinerChemicaltreatmentAPMP)第14頁APMP和P-RCAPMP工藝區(qū)分：二者在基本工藝流程上非常相同，關鍵流程是化學預浸漬處理程度，P-RCAPMP更強調化學預處理作用效率，尤其是強化后期漂白效果。詳細區(qū)分以下：（1）假如二者均采取標準兩段化學預浸漬工藝時，APMP工藝是兩個加藥點，即有兩個化學預處理，第一個加藥點作用效率不高；而P-RCAPMP工藝強化化學預處理效率，有三個加藥點；（2）P-RCAPMP工藝取消APMP工藝中段間稀釋洗滌，設置一個高濃漂白塔，強化漂白化學藥品作用效果。APMP工藝中漂白對象是被擠壓木片；而P-RCAPMP工藝中漂白對象大多是紙漿纖維和少許纖維束，漂白效率大大提升。第15頁高濃停留塔噴放漿管后冷卻螺旋一段磨多圓盤濃縮機反應倉壓力篩預浸器低濃磨預蒸倉消潛池木片洗滌器木片倉螺旋壓榨機2#化學品中濃泵1#化學品貯漿塔新鮮蒸汽工廠中常見P-RCAPMP工藝流程第16頁第17頁（四）生產(chǎn)APMP主要影響原因APMP制漿過程為制漿和漂白同時進行，所以，需要考慮制漿和漂白二者關系對APMP生產(chǎn)影響。1擠碾對APMP制漿影響

螺旋擠碾機對木片擠壓作用對APMP漿有著關鍵影響，擠壓效果好壞極大決定了漿質量。木片受到螺旋擠碾機強有力擠壓作用，結構變得疏松，木片被撕扯開，變成一個立體網(wǎng)狀結構，干度達60%～65%，從而像海綿一樣易于吸收藥液，使反應能充分進行，而纖維并不會因擠壓而受到損傷。經(jīng)過充分擠壓木片，不但能夠充分吸收化學藥液，提升處理效果，還能起到節(jié)約藥品用量、縮短反應時間作用。

第18頁2化學藥品用量影響

APMP制漿用于預處理化學藥品為NaOH和H2O2，同時加入部分助劑。NaOH和H2O2用量是影響漿質量主要原因。NaOH用量與紙漿物理強度關系較大，尤其是第一段浸漬NaOH用量。NaOH用量增加，紙漿物理強度提升，白度降低，得率降低。H2O2用量與紙漿最終白度關系較大，尤其是第二段預浸時H2O2用量，H2O2用量增加，紙漿白度顯著提升，得率影響甚小，強度有所降低，松厚度有所提升。普通對于兩段化學預浸漬傳統(tǒng)APMP制漿工藝，第一段使用高堿度低H2O2藥液，第二段使用低堿度高H2O2藥液。螯合劑（EDTA或DTPA）和保護劑（Na2SiO3和MgSO4）加入對穩(wěn)定H2O2和提升漿白度作用顯著。螯合劑用量較小時便可顯著提升白度。保護劑用量有一最正確值，用量過大對漿白度和強度不利，并易產(chǎn)生結垢現(xiàn)象。

第19頁3預處理溫度影響

因為預處理藥液是H2O2堿性溶液，溫度過高，會加緊H2O2分解，從而使得漂白效率下降，漿最終白度降低。普通預處理溫度保持在50～80℃之間。木片在較高溫度下能充分軟化，有利于藥液浸透、纖維潤脹。當前研究趨向于高溫處理，但在高溫條件下須加入適當螯合劑和保護劑來控制和降低過氧化氫熱分解。第20頁4預處理時間影響

過長預處理時間，會使?jié){得率下降，光學性能降低；若藥液中有較多NaOH殘留，過長預處理時間會促進漿料返黃，白度降低，但強度有所升高。預處理時間過短，則浸漬不完全。較適當預處理時間是30～60min。第21頁5磨漿條件影響

磨漿質量好壞受許多原因影響，包含喂料速度、磨漿濃度、磨盤間隙等。普通采取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，同時降低木片焦糊現(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纖維化作用，漿濃15%～20%。增加磨漿段數(shù)能夠提升漿質量，但會增加磨漿能耗和設備投資。調整盤磨間隙，間隙不能過小，不然漿白度和強度都會受到影響。第22頁（五）APMP性質和應用1性質：（P151表3-20）針葉材APMP與BCTMP比較，在相同白度下，二者在化學藥品消耗、能耗、成漿得率、強度等方面相差不大。楊木APMP生產(chǎn)，不論是化學藥品消耗，還是能耗，都較對應BCTMP低；在相同游離度下，楊木APMP紙張耐破與撕裂強度都略高于BCTMP。在相同H2O2用量下，APMP白度稍優(yōu)于BCTMP，但APMP系統(tǒng)省去了漂白系統(tǒng)投資，總成本低于BCTMP。APMP不透明度與光散射系數(shù)，也較對應BCTMP高一些。2應用：APMP應用范圍與BCTMP相同。第23頁四、其它化學機械漿第24頁化學磨石磨木漿(CGW)——沒有得到發(fā)展化學磨石磨木漿化學處理有兩種方法：①在磨木時加化學藥品于磨木白水中；②在磨木前將原木加化學藥品用高溫高壓預處理。爆破法制漿（SteamExplosionPulping,

SEP）——研發(fā)階段將木片用化學藥液預浸，然后在專門蒸煮器中汽蒸，最高溫度180～200oC，時間1～5min，汽蒸后瞬間排壓使木片爆破，然后再進行常壓磨漿。相對于CTMP，爆破法可降低能耗25％～30％。本法流程以下：木片預浸漬(60～85oC)噴灑藥品（NaOH+Na2SO3等）處理汽相蒸煮（180～200oC）爆破(190oC)再磨第25頁熱磨機械化學漿（TMCP或OPCO法）該法是在TMP兩段磨漿之間或之后用Na2SO3進行化學處理，使紙漿取得化學改性，并使纖維卷曲特征得到固定，結果使紙幅有很好濕與干強度。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，投資靠近TMP，而且能連續(xù)生產(chǎn)，適于自控。無硫化學機械漿（NSCMP）化學預處理采取單乙醇胺和氫氧化銨溶液混合物，能夠循環(huán)使用。其主要流程包含汽蒸、木片藥液浸漬和磨漿。楊木和混合闊葉材試驗結果表明，NSCMP是一個簡易制漿方法，纖維輕易分離，磨漿能耗低，化學藥品和熱量回收簡單。因藥液不含硫，所以大大減輕了環(huán)境污染。第26頁生物化學機械漿（Bio-CMP）

以微生物或其制品（酶）對木片進行預處理，然后用機械法或化學機械法制漿。

生物處理目標：有選擇性地分解（降解）原料中木素，盡可能降低碳水化合物損失。從而降低磨漿能耗，減輕廢水污染，提升紙漿強度。主要采?。喊赘?、漆酶等（研究階段）

第27頁第五節(jié)半化學法制漿（SemichemicalPulping）第28頁SCP（Semi-ChemicalPulp）半化學法漿

得率：65~80%基本流程：木片化學預處理盤磨機磨漿篩選SCP化學處理程度較化學機械漿激烈，但較化學漿溫和；機械處理程度較化學機械漿弱。NSSC（NeutralSulfiteSemi-Chemicalpulp）

中性亞硫酸鹽法半化學漿（生產(chǎn)半化學漿主要方法）ASSC

(AlkalineSulfiteSemi-Chemicalpulp)堿性亞硫酸鹽法半化學漿用于生產(chǎn)普通文化用紙，包裝紙、瓦楞紙板等。第29頁NSSC（NeutralSulfiteSemi-Chemicalpulp）

中性亞硫酸鹽法半化學漿NSSC制漿原理高溫下低脫木素速率，以木素酚型結構單元磺化反應為主，非酚型木素結構單元穩(wěn)定；與化學法制漿中性亞硫酸鹽法制漿相比，反應程度較輕。

第30頁蒸煮工藝條件：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，對絕干木片）得率55％－65％第31頁NSSC制漿主