棉短絨先打漿后蒸煮制漿新方法

劉紅霞 薛潤(rùn)林

(1. 南京工業(yè)大學(xué)，江蘇南京，210042;2. 南京義友自控儀表有限公司，江蘇南京，210042)

近幾十年來(lái)，我國(guó)棉短絨制漿生產(chǎn)都沿用先蒸煮后打漿的高溫高壓的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行，棉短絨中的棉籽碎片、棉桃碎片、草莖、木屑、硫酸不溶物等雜物全部進(jìn)入蒸球進(jìn)行處理，在某種義意上而言，“蒸球成了垃圾處理器”。由于棉短絨中雜質(zhì)多，一般采用高堿濃、高溫、高壓進(jìn)行蒸煮，蒸煮制漿得率低，造成黑液CODCr高達(dá)10 萬(wàn)mg/L 以上，嚴(yán)重污染水源、污染環(huán)境。許多不能達(dá)標(biāo)的小造紙廠、小精制棉漿廠、小化纖廠只能停產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)。

“棉短絨制漿系統(tǒng)專(zhuān)利”(專(zhuān)利號(hào):20122061110-5.7)采用先打漿、后蒸煮的新工藝，不僅可去除80%以上的棉籽殼、棉桃碎片、草莖雜物、硫酸不溶物等雜物的污染負(fù)荷，還可以變害為寶。本文介紹了這個(gè)新工藝，以供同行參考。

1 傳統(tǒng)棉短絨制漿工藝簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)棉短絨制漿工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)棉短絨制漿工藝流程示意圖

傳統(tǒng)的棉短絨制漿工藝是將棉短絨采用物理除雜后就進(jìn)行蒸煮［1］，蒸煮過(guò)程是棉短絨在高堿用量(45 ～55 g/L)、高溫(170 ～174℃)、高壓(0.7 ～0.8 MPa)的條件下，通過(guò)皂化、乳化和堿性裂解一系列復(fù)雜的化學(xué)和物理作用，從而達(dá)到制漿的目的:①去除棉短絨中的油脂、蠟質(zhì)、鐵、木素、多醣類(lèi)等雜質(zhì)，提高甲種纖維素的相對(duì)含量;②纖維初生壁和次生壁受到充分而均勻的破壞，纖維的結(jié)晶度受到一定的疏解和破壞，提高漿粕的化學(xué)反應(yīng)性能;③堿性裂解降低棉短絨纖維聚合度，生產(chǎn)一定聚合度要求的漿粕。

傳統(tǒng)的棉短絨制漿工藝，制漿得率低，化工原料消耗高，能耗高，污染重(黑液CODCr＞10 萬(wàn)mg/L)、污染治理成本高、難度大。因此，在當(dāng)今環(huán)保要求是第一要素的前題下，傳統(tǒng)工藝己不再適應(yīng)環(huán)保的要求和生產(chǎn)的發(fā)展，先打漿后蒸煮制漿新工藝，可以克服傳統(tǒng)工藝的不足，是一種環(huán)保實(shí)用的制漿新方法。

2 先打漿后蒸煮的“棉短絨制漿系統(tǒng)專(zhuān)利”新工藝

先打漿首先要解決在常溫條件下棉短絨的充分浸潤(rùn)問(wèn)題，棉短絨浸潤(rùn)后要能浸沉水面以下，在漿池循環(huán)中棉短絨才能疏解均勻，為打漿、除砂創(chuàng)造好的條件。由于棉短絨外層是由油脂蠟質(zhì)層組成，親水性很差，即使在80 ～100℃的熱水中進(jìn)行水煮，經(jīng)過(guò)60 min，棉短絨也不能充分浸潤(rùn)，部分棉短絨仍浮在水面上。棉短絨用熱水進(jìn)行水煮，有部分色素和熱水提取物溶出，降低水循環(huán)使用次數(shù);用熱水浸泡，水要從常溫(20℃)加熱到80 ～100℃，要消耗傳統(tǒng)蒸煮用蒸汽的50%;棉短絨加熱進(jìn)行水煮，不能去除油脂蠟質(zhì)，不能去除木素;熱水對(duì)棉短絨滲透效果也不佳，又浪費(fèi)能源。筆者經(jīng)多年的研究和試驗(yàn)，研制出專(zhuān)用滲透劑，既解決了棉短絨浸泡問(wèn)題，又節(jié)約了蒸汽。專(zhuān)用滲透劑是以聚氧乙烯醚為主的多種縮合物，pH 值為5.0 ～7.0，耐堿、耐酸、無(wú)毒。

“棉短絨制漿系統(tǒng)專(zhuān)利”先打漿后蒸煮制漿工藝流程示意圖見(jiàn)圖2，其生產(chǎn)流程簡(jiǎn)介如下。

圖2 棉短絨先打漿后蒸煮制漿流程示意圖

2.1 投料

在常溫水槽中配制好質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02% ～0.05% (助劑/水)的YY-02 快速滲透劑水溶液40 m3，即投料液比為1∶(12 ～15)。

(1)啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)、除雜機(jī)、引風(fēng)機(jī)、開(kāi)棉機(jī)進(jìn)行投料。

(2)啟動(dòng)常溫水槽泵泵送滲透劑水溶液。

(3)棉短絨在旋風(fēng)分離器與滲透劑水溶液進(jìn)行攪拌潤(rùn)濕。

(4)已經(jīng)潤(rùn)濕的棉短絨經(jīng)過(guò)螺旋輸送機(jī)送到A洗料池。

(5)投料結(jié)束，打開(kāi)A 洗料池循環(huán)推進(jìn)器，漿料循環(huán)30 min。

2.2 打漿

按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行打漿。

(1)打開(kāi)A 洗料池循環(huán)推進(jìn)器，開(kāi)啟長(zhǎng)纖維漿泵，向精漿機(jī)供漿。

(2)精漿機(jī)是2 臺(tái)串聯(lián)的，打漿主要是以切短纖維為主，切短便于除砂。

2.3 除砂

按傳統(tǒng)工藝執(zhí)行，打開(kāi)A 漿池推進(jìn)器，漿料循環(huán)，打開(kāi)漿泵向606 除砂器、600EX 除砂器供漿，進(jìn)行除雜。

2.4 帶式壓榨機(jī)脫水、投料

(1)打開(kāi)B 漿池推進(jìn)器，漿料循環(huán);打開(kāi)漿泵，向帶式壓榨機(jī)供漿，經(jīng)壓榨脫水的漿料含水50% ～60%，壓榨出的水經(jīng)沉淀后回用。

(2)壓榨脫水后的漿料，經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行裝球投料。

(3)打開(kāi)配堿槽堿泵，輸送堿液投料。

(4)根據(jù)不同產(chǎn)品要求，按棉短絨制漿的方法發(fā)明專(zhuān)利 (發(fā)明專(zhuān)利號(hào):201010511566.2)，按需、按段、按時(shí)泵入H2O2混合液，采用蒸球進(jìn)行蒸漂，制備幣紙漿、精制棉漿的保溫最高溫度為110℃，制備化纖漿先保溫160 ～170℃，進(jìn)而蒸漂溫度為80～105℃。

(5)蒸煮保溫結(jié)束，進(jìn)行大放氣，倒料，兩遍洗料后 CODCr＜2000 mg/L。

2.5 漂白

打開(kāi)B 洗料池推進(jìn)器，漿料循環(huán);打開(kāi)漿泵，向漂白機(jī)供白漿，漿料進(jìn)行白度、聚合度(DP)微調(diào)。

2.6 抄漿

打開(kāi)C 漿池推進(jìn)器，漿料循環(huán);打開(kāi)漿泵，向抄漿機(jī)供漿，按用戶的需要分別抄出幣紙漿、精制棉漿、化纖漿。

3 結(jié) 論

3.1 棉短絨浸潤(rùn)投料時(shí)，采用較大的液比，投料時(shí)沒(méi)有棉絨飛出，操作環(huán)境有很大改善，蒸球濕漿裝鍋，環(huán)境干凈衛(wèi)生。

3.2 先打漿后蒸煮，棉籽、大的棉籽碎片、大的棉桃碎片等被打碎，大部分除去，剩下的小的雜質(zhì)，在蒸煮過(guò)程中容易去除，雜質(zhì)去除率＞95%。

3.3 帶式壓榨的出水經(jīng)沉淀后回用，漂白、抄漿白水回用，每噸漿用水＜50 t，節(jié)水節(jié)能。

3.4 采用棉短絨專(zhuān)用滲透劑浸泡，與傳統(tǒng)工藝相比，蒸汽用量節(jié)省50%。

3.5 蒸煮用堿濃度15 ～25 g/L，與傳統(tǒng)工藝相比，堿用量節(jié)省50%。

3.6 先打漿后蒸煮，蒸煮半漿白度(未蒸漂漿)比常規(guī)蒸煮漿白度提高3% ～5%。

3.7 先打漿后蒸煮，采用低堿濃蒸煮，保留了傳統(tǒng)工藝中皂化脫脂、乳化去雜質(zhì)，充分破壞纖維初生壁、次生壁，提高纖維素在堿化、醚化中的化學(xué)反應(yīng)性能。

3.8 廢水經(jīng)框式壓榨機(jī)壓出的污泥，含有豐富的細(xì)小纖維、棉籽碎片、棉桃碎片、木素等有機(jī)物，是種值蘑菇的好原料，可做農(nóng)家肥，還可做鍋爐燃料，售價(jià)50 ～100 元/t。

3.9 先打漿后蒸煮，纖維長(zhǎng)度短，蒸煮后可進(jìn)行噴放排料，噴放疏解纖維，縮短蒸煮時(shí)間。

3.10 先打漿后蒸煮可以利用傳統(tǒng)的制漿設(shè)備，技改項(xiàng)目少，費(fèi)用少，上馬快，見(jiàn)效快。

3.11 先打漿后蒸煮可去除棉短絨中80%以上的雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)H2O2蒸漂，COD 顯著降低，廢水經(jīng)過(guò)沉淀、絮凝后，就可達(dá)標(biāo)排放。

［1］ LI Sheng-li. Impurity Removal from Cotton Linter in Cotton Linter Dissolving Pulp Production［J］. Ching Pulp ＆ Paper，2011，30(9):73.李勝利. 棉短絨制漿過(guò)程中雜質(zhì)的去除［J］. 中國(guó)造紙，2011，30(9):73.