Dual CTM溶解浆双置换蒸煮技术

景罗荣

(杰维瑞典公司北京代表处，北京，100020)

Dual CTM溶解浆双置换蒸煮技术

景罗荣

(杰维瑞典公司北京代表处，北京，100020)

介绍了Dual CTM双置换蒸煮溶解浆的生产工艺及其特点。

Dual CTM双置换蒸煮;溶解浆;节能环保

目前，溶解浆在全球产量还不是很大，但用途十分广泛。据统计，2008年全球对溶解浆的需求量为420万t(包括100万t棉绒纤维)。从最终产品分布来看：纤维胶占63%，醋酸纤维占16%，醚类占14%，硝酸盐类占4%，其他占3%。从地区分布来看：亚洲占61%，欧洲占25%，北美占11%，其他地区占3%。但随着世界经济的发展，对溶解浆的需求量也越来越大，预计到2025年，全球溶解浆需求量将增至620万t;其中大部分增加量会发生在中国。事实上，自2009年下半年开始，中国国内陆续有不少厂家开始扩建或计划新建溶解浆项目。本文介绍了Dual CTM溶解浆双置换蒸煮技术。

1 国内溶解浆蒸煮现状

目前，国内溶解浆蒸煮设备大都使用蒸球或小型立锅，生产规模较小，年生产能力大都在5万t以下;采用传统蒸煮工艺：酸煮→抽取酸解液 (糖水)→碱煮。其存在问题主要有：

(1)蒸煮周期长，通常需要10 h以上，产能较低。

(2)抽取的酸解液目前尚无较好的处理方法，只能逐步加入废水处理，增加了废水处理负荷和难度，既不环保也不经济。

(3)蒸煮阶段很难控制成浆质量 (如聚合度)。为了满足最终产品对溶解浆质量的需求，势必要在漂白阶段对成浆质量 (聚合度)进行调整。如果是中浓漂白，调整聚合度就很难了。

2 Dual CTM溶解浆双置换蒸煮工艺

Dual CTM溶解浆双置换蒸煮工艺过程为：蒸汽预水解→白液中和→热黑液置换中和液→碱煮。其蒸煮过程如图1所示。

(1)装锅：通过蒸煮装锅器低压蒸汽装锅;同时风机抽除蒸煮锅内气体 (空气和蒸汽)。蒸汽装锅有利于提高装锅密度 (装锅量)。

(2)蒸汽水解：先通低压蒸汽到120～130℃，然后通中压蒸汽到160～180℃;蒸汽水解后，水解液pH值自动降到2～3。这是因为植物纤维中的酸和半纤维素降解所致。蒸汽水解后，部分半纤维素溶解于水解液 (蒸汽冷凝水)，还有部分降解的半纤维素吸附在纤维表面。

(3)中和：当达到所要求的水解因子 (P因子)时，要及时终止水解反应。这时就从蒸煮锅底部加入一定量的热白液进行中和。

(4)热黑液置换：中和之后，紧接着进行热黑液置换：先从底部加入热黑液往上顶，当中和液被顶至锅口时，从蒸煮锅顶部和底部同时加入热黑液，从蒸煮锅中部置换出中和液。这样被降解的半纤维素基本溶于中和液中。置换出的中和液贮存于温黑液槽。

(5)升温和蒸煮：这时进行蒸煮锅本身黑液循环。在循环管直接加入少量中压蒸汽以保持所需的蒸煮温度。蒸煮是通过蒸煮因子 (H因子)来控制的。

(6)洗涤黑液置换：当达到所需的H因子时，要及时终止蒸煮反应。这时从蒸煮锅顶部和底部同时加入洗涤黑液进行置换。置换出的黑液，温度高的部分送入热黑液槽，以备下一锅蒸煮过程所用;温度低些的部分送入温黑液槽，与置换出的中和液混合送蒸发。

(7)卸料：最后在常压低温(低于100℃)下，由洗涤黑液在蒸煮锅中下部和弯管部稀释后，通过卸料泵送入喷放锅。

3 Dual CTM溶解浆双置换蒸煮特点

3.1 适应性和灵活性强

Dual CTM溶解浆双置换蒸煮系统对原料的适应性强。阔叶木、针叶木、竹等原料都可用于生产溶解浆。

Dual CTM溶解浆双置换蒸煮系统的灵活性强。该蒸煮系统既可生产溶解浆，也可生产造纸用化学浆，只是工艺参数和操作不同而已。

3.2 节能环保效果好

(1)不凝气体集中收集处理，Dual CTM蒸煮系统无气体排放。其蒸煮过程中产生的臭气集中收集处理。如图2所示。

低浓臭气：蒸煮系统中，如装锅、洗涤黑液槽、喷放锅等产生的低浓臭气集中收集处理。低浓臭气量一般在3000～4000 m3/h，含硫量约为2 g/m3。

高浓臭气：在蒸煮过程中产生的高浓臭气以及热黑液槽中产生的高浓臭气，一起存储于温黑液槽中;蒸煮系统的高浓臭气统一由温黑液槽送出处理。高浓臭气量一般在50～80 m3/h，含硫量约为120 g/m3。

(2)中和液 (糖水)处理

Dual CTM双置换蒸煮系统没有黑液排放到废水处理系统。中和液被热黑液置换出并贮存于温黑液槽中，与洗涤黑液置换时的部分黑液，一道由温黑液槽送蒸发，进入碱回收系统。

送蒸发黑液黏度与造纸用化学浆送蒸发的黑液黏度相当或稍低。

(3)能耗低

由于Dual CTM双置换蒸煮系统采用了热能回用，蒸煮能耗较低。蒸煮溶解浆汽耗约为1000～1100 kg/t(风干)。与传统溶解浆蒸煮工艺汽耗4000～4500 kg/t(风干)相比，节能非常明显。

4 Dual CTM双置换蒸煮系统关键技术因素

4.1 水解因子 (P)和蒸煮因子 (H)的控制

P因子和H因子一样，都与温度和时间有关。其计算公式如式 (1)和式 (2)所示。在生产过程中，可以通过控制不同的温度和时间来获得所需的P因子和H因子。

式中，t0为起始温度;t为实际温度;T为绝对温度。

4.2 成浆质量控制

溶解浆的质量要求与造纸用化学浆不同。针对不同的溶解浆用途，其质量指标要求不尽相同。浆料强度是一个很重要的质量指标，通常通过控制浆料聚合度或黏度来实现。Dual CTM蒸煮工艺是通过控制成浆黏度来控制浆料强度的。据国外研究报道：

(1)P因子与半纤维素降解 (以木聚糖表示)的关系：随着P因子的增大，木聚糖含量先是急剧下降，到一定P因子后，木聚糖含量下降缓慢。其关系曲线如图3所示。

图3 P因子与木聚糖含量的关系

(2)P因子与得率、黏度的关系：随着P因子的增大，细浆得率和黏度都随之下降。其关系曲线如图4所示。

图4 P因子与得率和黏度的关系

(3)P因子与卡伯值的关系：随之P因子的不断增大，浆料卡伯值先是下降，到一定值的P因子后，卡伯值反而上升。其关系曲线如图5所示。

图5 P因子与卡伯值的关系

由图3～图5的关系曲线，可以了解到：在蒸煮过程中，通过控制不同的P因子和H因子，可以得到相同卡伯值不同黏度的浆料。

5结语

5.1 Dual CTM双置换蒸煮工艺非常适合生产溶解浆，可以满足生产不同用途溶解浆的要求。

5.2 节能环保效果明显。解决了传统工艺中废水处理的难题;所有臭气都得到了有效的收集和处理。

5.3 整个生产过程为全自动控制 (DCS控制)，有效保证了成浆质量的稳定性。

5.4 Dual CTM双置换蒸煮工艺是目前先进的溶解浆蒸煮工艺。

(责任编辑：常 青)

Dual CTMDual Displacement Cooling Technology for Dissolving Pulp Production

JING Luo-rong
(GL＆V Inc，Beijing office，Beijing，100020)
(E-mail：lawrance_jing@126．com)

Dual CTMdual displacement cooling technology for dissolving pulp production was introduced in the paper．

Dual CTMdual displacement cooling;dissolving pulp;energy saving and environmentally friendly

TS74

B

0254-508X(2011)03-0046-03

景罗荣先生;主要从事制浆造纸工艺技术及工艺设备销售工作。

2010-11-16