压力苛化在竹浆厂的应用

魏彐彬

(四川永丰纸业股份有限公司，四川沐川，614500)

·压力苛化·

压力苛化在竹浆厂的应用

魏彐彬

(四川永丰纸业股份有限公司，四川沐川，614500)

总结了压力苛化从引进并推向竹浆生产过程的历程，以及为了使之适合国内竹浆生产、结合实际而进行的相关改进。

压力苛化；竹浆；应用

(E-mail: wxb-581@163.com)

笔者于2004年参与漂白硫酸盐竹浆制浆厂(以下简称竹浆厂)碱回收工程的建设，并在建成后实际操作运营管理，从最初引进压力苛化设备到实际运行，从引进消化国外技术到工厂自身改造，投入了较多精力和时间，总结出了一些适合目前竹浆厂有效运行的压力苛化工艺操作流程的经验，希望能与业内人士共同交流。

1 竹浆厂苛化过程

1.1 压力苛化的选择

1.1.1 常规苛化

常规苛化流程是：从碱回收来的绿液通过沉降式澄清器进入消化器，再进入连续三级苛化器，苛化乳液进入沉降式白液澄清器，从而生产出蒸煮所需白液。沉降式设备在澄清技术上主要考虑设备直径及沉降速度，浆厂规模增大后，沉降式设备直径会越来越大，占地及投资会大大增加，并且其澄清液浊度很难提升。

1.1.2 压力苛化过程

现代化学制浆厂，为了减少停机时间，提高开机率，首先需要对蒸煮、碱回收易造成结圬堵塞的地方进行规避。蒸煮工段主要体现在白液、黑液换热器(特别是在先进的连续蒸煮或DDS蒸煮)上；碱回收工段要减少蒸发器的结圬(所有的文献均显示了硅积累对蒸发效率的影响较大)；回收后的白液质量对整个化学制浆过程的运行也十分重要。碱回收过程每个工段的目标，都要尽可能地提高效率，减少制备蒸煮药液(白液)的化学药品损失。

四川永丰纸业股份有限公司(以下简称永丰纸业)为硫酸盐法竹浆制浆厂，采用DDS超级间隙蒸煮，蒸煮液循环及换热频繁，对白液的质量要求更高，白液澄清度要求小于20 mg/L，目的是减少对设备和生产过程造成影响，在工艺流程中选择采用压力苛化方式。

现代化学制浆过程对制浆化学品的利用是一个近乎全封闭的循环过程，苛化是其中的关键环节之一。苛化部分生产的白液量、白液浓度和成分，都对纸浆蒸煮发生影响。苛化生产的白液量少、浓度或低或高、浊度高，都会使蒸煮得率降低、纸浆减产，造成生产成本增加、纸浆质量波动。所以，苛化生产管理不好，就会使已经回收回来的碱又白白流失，造成碱回收过程丰产不丰收。

1.2 苛化过程的要求

对于苛化过程的要求，一方面是要具有较高转化率，使碳酸钠能最大限度地转化为氢氧化钠，生产出符合浓度和澄清度要求的白液。另一方面要尽量降低白泥中残碱含量，减少碱的损失，并有利于白泥的回收。选择压力苛化工艺和设备可满足这两项需求。

1.3 采用压力苛化存在的问题

永丰纸业最初采用价格较低的本地石灰进行苛化反应，由于杂质多及生烧、过烧造成石灰质量较差，在苛化反应后泥砂较多，直接进入压力过滤造成糊毡套，以至于存在几乎天天清洗的情况，生产能力大大降低，后期使用精灰及部分外购散灰，虽杂质较少，但一样存在含量不稳定，白泥多，处理能力不足。所以压力苛化在永丰纸业直接过滤乳液的想法以失败告终，不得不做相应技术改造。

图2 压力管式过滤装置流程图

2 压力苛化的应用

在新浆厂建设中，蒸煮化学药品要求近乎100%的循环，对苛化生产技术要求越来越高，因此如何选择苛化方案变得越来越重要。

常规连续苛化与压力苛化对比如表1所示。

表1 常规连续苛化与压力苛化对比表

2.1 管式压力过滤装置

管式压力过滤器主体设备如图1所示。由图1可见，管式压力过滤器外形是一个上部圆柱形，底部圆锥体的桶体，乳液从中间进入，滤液从顶部出，下部为白泥沉降区，过滤区与乳液区通过花板分开，花板上安装长度1 m的过滤管。与之配套的是变频泵及精密的切换阀门。过滤分6扇区，方便单独清洗及切换。过滤控制通过设备上带的压力传感器在微机上自动运行。

图1 管式压力过滤器

从最近国际、国内流行的发展趋势来看，选用投资合适，效果理想的压力过滤装置，配合常规连续苛化流程应该是理想的。

永丰纸业选用的是一家国产的压力管式过滤装置，流程如图2所示。最初方案采用管式白液净化压力过滤器(直径2～4 m)，具有占地少、设备少、石灰消耗下降等优点；缺点是一次性投资偏大、石灰质量要求严格、乳液苛化条件苛刻、生产能力调节幅度不大等。压力过滤器是用多孔的不锈钢管外包一层固定的聚丙烯滤布，组成管式过滤单元。管式过滤单元装在管板上。管板固定在进料区和滤液收集区之间。苛化器送来的苛化乳液进入进料区，上部为过滤区，进料口下部为白泥贮存的浓缩区，安装锥形刮板，促进白泥浓缩(45%浓度)。管式压力过滤器由过滤阶段、反冲洗阶段和沉降阶段组成一个周期性工作程序， 反复循环运行，整个过程间歇式操作，典型的运行参数为过滤时间约10 min，反冲时间5 s，白泥沉降约30 s。需要严格的程序控制系统及精确的执行器，这一切只有依赖现代计算机技术来实现。在最初运行过程中，对进口蝶阀的控制存在设计隐患，管道震动过大，维修人员需频繁处理泄漏，管径过大对建筑物及设备造成安全问题。经仔细观察后，与自控人员研究后，在自控阀的压缩空气管上加装节流阀，才从根本上解决此问题。

过滤器需要酸洗，推荐胺基璜酸加缓蚀剂，滤套需要定期更换，永丰纸业最初选用进口滤套，后来采用国产，主要针对不同的工况，一般用一面光滑一面带绒的滤套，目数不能太高也不能太低，针对白泥颗粒做相应试验即可得到答案，国内目前有几家工厂在生产，清洗一般推荐酸洗，也可用高压枪冲洗，冲洗时注意不要把光滑面冲毛，以延长其使用寿命，一般情况下毡套寿命为1～2个月。在多数情况下，白泥洗涤压力过滤器与白液净化压力过滤器的规格相同。2台设备布置在一起，管线可以相互交换连通。因此，在紧急情况下，白泥洗涤压力过滤器可以代替白液净化压力过滤器。

2.2 改进方案

此方案在投产不久，由于石灰质量不稳定及产能扩大，进行了较大的改进。

改进方案是在苛化后段增加了白泥洗涤器，原管式压力过滤器用来对浓白液(苛化器出来后先经白液澄清器重力澄清的白液)进行压力过滤，提升了过滤时间及滤套使用寿命，白液澄清度满足要求，生产稳定连续。同时，经白泥洗涤器处理后的稀白液澄清度提高，对绿液质量提升也有好处。

经过改进，间接使得白泥浓度提高，减少了碱流失，压力苛化运行稳定，白液质量及产量满足了提产、稳产的要求。

国内有关机械厂针对此情况专门研发了改进型白液过滤装置，将在永丰纸业新项目上使用。对比之前的设备，改进型白液过滤装置投资更低，控制更简单，稳定性更高。从目前的情况来看，永丰纸业竹浆厂采用压力过滤解决了苛化白液的质量问题，未来的方向应该是进一步降低白泥残碱及对白泥的综合利用。竹浆厂压力苛化生产运行工艺参数如表2所示。

表2 压力苛化运行工艺参数

3 盘式压力过滤器在竹浆厂技术发展趋势

近来，一度流行的管式压力过滤器(ECO-filter)已被具有诸多优点的压力多圆盘过滤机(PDF)取代的可能。在贵州某竹浆厂已成功运行。相较管式压力过滤设备，盘式压力过滤器具有白泥干度高(从而降低白泥残碱)，易清洗及维护，厂房投资小等优点。

图3所示为白液盘式压力过滤流程示意图及实物图。由于在压力密封状态下运行，可防止白液被氧化。盘式压力过滤器有一个水平的中心轴，轴上装有几个过滤圆盘，在卧式压力过滤器外壳中转动。每个过滤圆盘包有聚丙烯滤布。通过过滤圆盘的滤液，从中心轴中流出进入贮存器，使气、液分离。气体用水环式压缩泵，送回过滤器外壳中。过滤圆盘内外均有压力，盘外的压力即进料侧的压力大于盘内的压力，

图3 白液盘式压力过滤流程示意图及实物图

图4 白泥盘式压力过滤机结构示意图及实物图

压差>120 kPa，为过滤的动力。循环过程中氧气得以消耗，所以循环气体主要是氮气。生产的白液浊度低于20 mg/L，排放的白泥固形物含量高，可以减少前道工序的水力负荷，降低稀白液量。带压运行防止闪蒸的热损，并从实质上消除氧化作用。

喷嘴需要采用进口产品，防止堵塞，保证设备的运转率，同时使滤液的澄清度均匀一致，木浆白泥干度达到80%，从竹浆厂运行来看，干度可以保证75%以上。

白泥盘式过滤机是新型的白泥脱水技术，其结构简图及实物图见图4所示。盘式白泥过滤机采用与盘式白液过滤机相同的中心桶和扇片，但在真空状态下运行，就象转鼓过滤机一样，过滤盘设计以较小的占地面积获得较大的过滤面积。由喷射器提供搅拌功能，使过滤槽底部保持较低的固含量，以便机械搅拌安全运行。含固形物较低的乳液可作为供料稀释液还可作为滤液循环，以改善碱回收固形物排放。

压力苛化要求的前提条件较多，自身的运行及维护费用在技术改进后逐年降低。

4 结 语

4.1 当造纸厂要求扩大生产能力时，苛化是提升产能的薄弱环节。沉降式澄清设备虽稳妥可靠，但也有一些实际问题，如厂地面积不足以增加沉降式澄清设备，这时就需要考虑采用压力过滤设备，将以前的沉降式设备改作绿液澄清器等。但在竹浆厂，由于其生产特点，传统沉降式澄清设备还不能完全被取代，而其与压力过滤设备结合使用，在规模允许的范围内，从稳定生产、提高运行效率、环境保护等各方面均取得不错的效果。

4.2 国外在常规及压力过滤苛化设备上均较成熟，但投资大。目前国内在制作大型常规苛化设备已有所突破，现在永丰纸业最大澄清器的直径已达22 m(24 m的在建)，在传动设备及筒体上可分开供货，但一定要选择稳定可靠的传动机构。

4.3 国内压力苛化设备生产厂家在消化吸收国外技术的同时，自身也在积极探索突破，基本解决了利用100%外来石灰进行生产的难题，控制系统做得也较为成功。在其实际运行中尚存在过量灰不能太高、苛

化度难以突破82%、操作温度不能过低、滤套更换频繁、配套设备要求较为苛刻等问题需要进一步研究解决。值得一提的是，竹浆、草类浆的硅含量过高会影响过滤性能。

4.4 在碱回收系统中，碱回收炉是核心工艺设备，所有的其他工艺设备均需要据其运行能力选择规格，压力苛化过滤器在选择大小时，进料及出料的平衡计算十分重要，选择不当将影响整体系统的运行。除此之外，石灰质量的优劣、运行成本及可操作性的取舍也会影响到过滤器的选择。竹浆厂使用压力苛化的成功经验，为国内苛化设备的转型升级提供了良好案例。

4.5 压力过滤器的一个主要优点是产品的澄清度高，为纸浆蒸煮提供良好的条件，对有石灰回转窑的纸厂提供极为有利的白泥质量(主要针对木浆，竹浆应用上还需进一步拓展)。虽然生产调节幅度不大，但可以通过设计较长或较多的过滤单元进行避免。在国内日照森博公司、青州造纸厂、云南云景纸业、广西南宁凤凰纸业、佳木斯纸业、赤天化纸业、四川永丰纸业、四川泸州银鸽纸业等已经有成功运行的案例。盘式压力过滤器相较管式压力过滤器而言，投资大，占地少，维护成本低，操作简便，推荐在20万t/a以上浆厂使用，更实用于木浆，硅含量始终会影响其过滤的连续性。目前新的技术是在过滤浮液中加入进口高分子助滤剂，从试用来看，效果尚可，感兴趣的厂家可以在成本及收益平衡后多一个选择。

4.6 苛化段压力过滤的工艺、设备在实际运行中已取得了很大的成效，但与欧美发达国家相比仍有差距，需在今后的研发和运营中进一步探讨。

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(责任编辑：马 忻)

Application of Pressure Causticizing in Bamboo Pulp Mill

WEI Xue-bin

(SichuanYongfengPaperJointStockCo.,Ltd.,Muchuan,SichuanProvince, 614500)

In this paper, the author seviewed the story of the introduction of pressure causticizing process from abroad and introduced the experience of its application and improcement in bamboo pulp production.

pressure causticizing; baboo pulp; use

魏彐彬先生；从事过纸机抄造、技术研发、工程建设、车间管理、经营管理等工作。

2017- 04- 18(修改稿)

TS762

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.08.013