制浆原理与工程课件5.ppt

第一节 纸浆的洗涤与废液的提取,一、概述 1.目的与要求 黑液 KP 蒸煮废液 红液 SP 1000Kg溶出有机物 碱法制浆，制1吨浆废液中有 400Kg NaOH及生成物 8-10m3 H2O,,,从洗涤角度 把浆尽量洗干净，减少纤维流失 从碱回收角度 尽量提高黑液提取率，尽量减少用洗涤水，保持高的黑液浓度与温度 碱法纸浆洗涤目的： 尽量把浆洗干净 尽可能为回收系统提供浓度大、温度高的黑液,2.洗涤术语 固形物（Solids） 洗净度 纸浆洗净后的干净程度 KP法 残碱 0.05g/L（Na2O计）—木浆 0.25g/L（Na2O计） — 苇浆 洗涤后每吨风干浆带走残碱量 SP法 以洗后纸浆滤液消耗KMnO4的量表示 （废液中含有木素）100mgKMnO4/L 置换比（Displacement Ratio） 在洗涤段里浆中可溶性固形物实际减少量与最大可能减少量之比,,,在理想状况下，洗后液体的溶质质量分数与洗涤 液一样，即WM=WW，则 D.R.=1 实际上WM ≠ WW，D.R.1 D.R.的大小受 洗涤液的数量、温度、分布 浆层的均匀性 浆料的特性等影响 一般来说，木浆多段洗 一段D.R.=0.8~0.92 中间段D.R.=0.5~0.7 （热水洗）末段D.R.=0.55~0.7,,稀释因子（Dilution Factor） 表示提取的黑液的稀释程度，有时称稀释度 定义 洗涤每Kg风干浆引入黑液系统之洗涤用 水量Kg H2O/Kg 风干浆或 t H2O/t风干浆 洗涤因子的计算： 设洗后吨风干浆带走固形物38Kg 洗后浆浓15% 洗涤用水量 8m3/t风干浆,稀释因子大，洗涤用水量多，黑液浓度就稀 稀释因子越大，浆洗得越干净，黑液提越取 率越高。

洗涤损失（Washing Loss）Kg/t 风干浆 洗涤效率和黑液提取率（Washing Efficiency） G---洗涤后提取的废液固形物含量 G0---洗涤前浆中废液固形物含量 黑液提取率=吨风干浆提取的送蒸发黑液的溶质 量对蒸煮后吨风干浆黑液总溶质量的百分比 一般提取率洗涤效率（两者有区别又有联系） 当所提取黑液全部送蒸发工段时： 黑液提取率=洗涤效率,二、洗涤原理 废液在纸浆中存在的形式 KP SP 纤与纤间 % 70-80 60-70 通过过滤挤压 胞腔 % 15-20 20-30 通过扩散 胞壁内 % 5 5-8,,1.过滤 过滤速度： 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 温度上升，μ下降，v上升 L上升，v下降 浆种与浆层均匀性有影响,2.挤压 利用机械挤压把废液从浆中挤出 想用挤压的方法完全分离浆中废液是不可能： 外加压强 ＞毛细管压强 能把黑液挤出 外加压强 ≤毛细管压强 不能把黑液挤出 根据物理化学： 纤维细胞腔直径 草浆 1.5~5μm 木浆 10~30μm 胞壁微纤维（Microfibril）尺寸250Å =0.025μm,要挤出木浆胞腔内黑液需1Kg/cm2压差 要挤出微纤维间黑液需800多Kg/cm2压差，难做到 3.扩散 除去胞壁和胞腔中的废液 扩散速度： 纤维内外浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水 越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降 为保证一定的浓度差，应采用逆流洗涤。

D随扩散物质及介质的种类、温度和粘度而异温度上升，分子动能上升，D上升 粘度下降，分子动能阻力下降，D上升 扩散量与扩散面积成正比，与扩散距离成反比 扩散面积是指纤维与洗涤液的接触面积 扩散距离是指纤维与洗涤液主体的距离 增大F，减少X的有效措施是搅拌 4.置换：利用清水或稀废液把废液置换出来，含 过滤、扩散作用,三、洗涤方式及影响洗涤的因素 洗涤方式 多段逆流洗涤 洗涤要求：黑液提取率高，浆洗得干净 稀释因子要小，黑液浓度要高 段间配用稀释搅拌槽，提供混合扩散的空间、时间,,影响因素 洗涤用水量与洗涤次数 洗涤用水量愈多，浆洗得愈干净，提取率愈高 洗涤用水量一定，洗涤次数越多，洗涤效果越好，但投资、动力消耗增加 洗涤液温度 温度上升，粘度下降，分子扩散加速，浆料滤水性上升，但温度过高，在真空洗浆机内易产生沸腾，而破坏真空度 压差或真空度 压差或真空度上升，过滤推动力上升，过滤速度加快，真空度过大，废液沸点下降，洗涤温度下降，影响洗涤 挤压压力过高，滤网易损，纤维流失增大浆层厚度增加，过滤阻力增加，过滤速度下降 上浆浓度增加，浆层厚度增加，生产能力增加，黑液提取率下降 出浆浓度增加，洗涤损失上升，黑液提取率上升。

浆种与浆质 酸法浆比碱法浆滤水性好，易洗涤 木浆比草浆滤水性好，但草浆扩散效果好 硬浆比软浆滤水性好，但扩散效果差四、洗涤设备 淘汰设备 洗浆池（Washing Cheat） 螺旋挤浆机 双辊挤浆机 （一）转鼓式洗浆机 鼓式真空洗浆机 原理：兼有过滤、扩散 置换的作用 构造：转鼓、鼓槽、分 配头等组成,分段式真空洗浆机,分配头的多小室轮流受到过滤、抽吸、排空作用 真空产生 强制真空 自然真空：水腿作用 过滤面积：5m2～50或100m2 工艺：进浆浓度 木 0.8～1.5％ 草 2.0～2.5％ 出浆浓度 10～16％ 优点：生产能力大，黑液提取率高，洗浆质量好 生产易检查 缺点：设备较复杂，投资较大，安装标高高，易 产生泡沫 适用：草浆、木浆,,,洗涤能力：木浆竹浆荻苇浆蔗渣浆麦草浆 木浆提取黑液：8Be‘ 80℃ 8m3 草浆提取黑液：6Be’ 60℃ 12m3 压力洗浆机 原理：兼有过滤、扩散、置换作用 构造：转鼓、鼓槽、气罩、密封辊等组成 压力由风机产生的风压 9－11KPa 过滤面积 8－45m2 工艺：进浆浓度 0.8～1.2％ 出浆浓度 12-14％ 优点：洗涤效果好，生产能力大，安装标高低（2楼 即可），不易产生泡沫,缺点：结构复杂，密封要求高，电耗大 适用：洗木浆、竹浆、荻苇浆，洗蔗渣浆产量低，洗 麦草浆不宜 3.鼓式置换洗浆机（DD洗浆机） （Drum Displacement Washer——DD Washer）,DD洗浆机,结构转鼓沿圆周被分隔成7个区：上浆成形区、4个 置换区、真空区（用真空泵将干度提高 到14－16％）、脱落区（用压缩空气将 浆片吹落） 可在一台洗浆机上实现四段逆流洗涤， 最后一段用热水洗 洗木浆生产能力： 7.5t/d.m2 （二）带式洗浆机 （Belt Washer） 原理：扩散与置换相结合（洗涤多段，但无段间稀释） 结构：滤网（滤带）、真空吸滤箱、流浆箱、机架、传 动、喷洗装置等组成。

优点：结构简单、操作方便、投资省 缺点：密封性差、热损失较大、胶带易磨损 工艺：进浆浓度 3-4％ 出浆浓度 15-19％ 洗涤水温 70-80℃ 稀释因子 2-3 适用：国产的多用于纸浆的洗涤，用于黑液提取的少 （三）扩散洗涤器（Diffusion Washer） 原理：置换、过滤 结构：象漏斗型装置 外壳、过滤杯（筛杯）、 水压缸、刮料臂、喷,根据需要有一段式、两段式和三段式 纸浆从下锥部进入，分布于多筛环之间，与 筛环等速上升，洗涤水在多筛环间转动的喷 水管均匀加到浆中，利用筛环瞬时下降的振 动和剪切作用以废液反冲洗滤网 工艺：进出浆浓度 10-12％ 进浆温度 80-95℃（≯100℃） 浆料上升速度 15cm/min 筛（网）环上升15cm后，用0.3s时间恢复原 有的位置，每段洗涤周期 6-8min 优点：设备紧凑、操作简单、生产能力大、洗涤效 率高、不产生泡沫、没有臭味、电耗低,连续蒸煮热扩散洗涤器,缺点：滤网升降机构复杂 适用：通常用于连续蒸煮器高热洗涤后的最终选择 器内高热洗涤（Internal washing zone in a typical Kamyr Chip Digester) 洗涤液（70-80 ℃）从蒸煮器底部进入，向 上流动，与高温浆接触，被加然至120-130 ℃，此温度最适于洗涤，扩散速度增大，洗涤 效率提高，高热洗涤相当于2-3台真空洗浆机， 浆被将温至100 ℃以下，通压缩空气“冷喷发” （四）挤压洗涤设备 1.螺旋挤浆机（已淘汰）,2.双辊挤浆机（已淘汰） 3.置换压榨洗浆机 瑞典 Sunds、VPC、VPD、MPC 加拿大 Vani-NIP 原理： 挤压、置换 构造：两个多空辊、压力浆槽、输料器、刮刀等组 组成，每个压区分为脱水区、置换区、压榨 区 工艺：进浆浓度 2-5％ 出浆浓度 30-40％ 黑液提取率可达99％,4.双网挤浆机（压滤机，Double Wire Press Washer） 浆料 自动脱水区 楔形脱水区 低压脱水区 高压 脱水区 工艺：出浆浓度 25-30％,SD型压滤机,五、衡量洗涤设备的主要经济技术指标 1.黑液的提取率与提取黑液浓度（最主要）提取率要高，黑液浓度也要高 2.洗涤损失与浆的洗净度 提高洁净度，减少损失（Carry over） 3.纤维损失 减少纤维损失 六、泡沫形成与消泡 1.泡沫的形成 表面活性物质（树脂、脂肪酸、蜡及其皂化物）与空气接触加之激烈的搅拌,2.消泡 静置消泡 温度上升，消泡时间下降 pH上升，消泡时间增加 蒸汽消泡 温度上升，液膜破裂 785-981KPa（8-10Kg/cm2) 蒸汽喷射 机械消泡 利用超翼回转和离心作用使泡 沫与器壁碰破 消泡剂消泡 煤油、松节油、有机硅等表面 活性大、表面强度低、粘度小 液体,第二节 纸浆的筛选与净化,,一、概述 （一）目的：除去杂质，以满足质量和正常生 产需要 纤维性杂质：木片、生片、草节 粗纤维束和非纤维细胞等 非纤维性杂质：泥砂、铁屑、碎 石、煤渣等 要求：筛选净化效率高，尾渣损失少， 设备流程简单，操作维修方便，,操作维修方便，动力消耗低 措施：合适的设备，合理的工艺流程，正确 的工艺条件 （二）术语 1. 2. 3.浆渣中的好纤维率 浆渣中能通过40目网的好纤维率,二、筛选净化原理 1.筛选 是利用几何形状的不同进行分离 （1）筛选动力 利用静压差——通过式筛 利用动压差——离心筛 不少筛是两者兼有之 （2）浆料要充分稀释，使其处于游离状态 （3）纤维层形成和破坏（振动或脉冲） （4）细浆和粗渣只能相对分离 2.净化 利用相对密度的不同进行分离 （1）重力沉降 沉砂沟，浆浓0.5%，流速 10-15m/min,（2）离心分离 原理：泥砂等杂志比重大、G增大、F增大，被抛向 器壁，然后向下运动，轴向中心形成“低压 带”,由于器壁摩擦阻力及洁净浆料向低压带 集中，V下降，故做成锥形，即使r减小，以 保证离心力F 二、筛选设备及其影响因素 （一）筛选设备 1.振框式平筛 （Johnson Screen）,结构：筛框、筛板、偏心轮、喷射管等 推动力——位差 破坏纤维层——振动 喷水——防止粗渣中带出合格纤维,高频振框式平筛,工艺：进浆浓度 1~1.5% 出浆浓度 0.8~1.2% 筛孔 φ2~φ12mm 振次 1410~1440次/min 振幅 1.5~2mm 特点：适应浆种广、除节能力高、生产能力大、动 力消耗低，操作维修方便，但操作环境差 要求：合适的振动、浆浓和浆位 调节好喷水压力和角度 另一种振动筛：高频振动园筛,2.离心筛 （Centrifugal Screen） 利用转子产生的离心力和筛板内外的浆位差 A型筛 B型筛 C型筛 CX筛 ZSL1-4型筛 原理：（1）浆料以一定的压头进入后，随着叶片的 旋转产生离心力，合格纤维通过筛空 （2）叶片轴向推力，使浆料呈螺旋线向排渣 端移动 （3）空心主轴两端可分别送入一定压力的稀 释水，且经叶片与隔板组成的夹缝直接 送到靠近筛板浆环的内周，稀释纸浆， 冲洗筛板,,,,,工艺：进浆浓度 0.8~3.0% 出浆浓度 0.6~1.5% 稀释用水。