第四章-纸浆的洗涤

第四章第四章 纸浆的洗涤、筛选与净化纸浆的洗涤、筛选与净化第一节第一节 纸浆的洗涤与废液的提取纸浆的洗涤与废液的提取第二节第二节 纸浆的筛选与净化纸浆的筛选与净化第三节第三节 纸浆的浓缩与贮存纸浆的浓缩与贮存第一节第一节 纸浆的洗涤与废液的提取纸浆的洗涤与废液的提取l本节重点：本节重点：l所有常用术语。所有常用术语。l纸浆洗涤的原理。纸浆洗涤的原理。l影响纸浆洗涤的因素。影响纸浆洗涤的因素。l多段逆流洗涤的流程。多段逆流洗涤的流程。第一节第一节 纸浆的洗涤与废液的提取纸浆的洗涤与废液的提取l一概一概 述述l（一）目的、作用和要求（一）目的、作用和要求l1.目的目的l（1）尽量洗干净，减少纤维流失；）尽量洗干净，减少纤维流失；l（2）尽量提高黑液提取率，减少用洗涤水，保持高的黑液浓度与温）尽量提高黑液提取率，减少用洗涤水，保持高的黑液浓度与温度。度。l2.作用作用l（1）避免筛选时产生大量泡沫，避免筛选时产生大量泡沫，l（2）减少漂白剂的消耗；减少漂白剂的消耗；l（3）提高化学药品的回收率。提高化学药品的回收率。l3要求要求l（1）尽量少用洗涤水，把纸浆洗干净；尽量少用洗涤水，把纸浆洗干净；l（2）减少纤维流失，提高纸浆得率。减少纤维流失，提高纸浆得率。（二）洗涤术语（二）洗涤术语l1洗净度洗净度(Cleanliness)l纸浆洗涤后的干净程度。纸浆洗涤后的干净程度。l碱法纸浆：碱法纸浆：la.洗后纸浆所带滤液中残碱含量（洗后纸浆所带滤液中残碱含量（Na2O g/L）lb.洗后每吨风干浆所带走的残碱量（洗后每吨风干浆所带走的残碱量（Na2O Kg/t风干浆）风干浆）l酸法纸浆：酸法纸浆：la.洗后纸浆滤液消耗洗后纸浆滤液消耗KMnO4的量（的量（KMnO4 mg/L）l2置换比（置换比（Displacement Ratio D.R.）lD.R.=(WoWM)/(WoWw)lWo洗涤前（洗浆机网槽中）浆内废液所含溶质质量，洗涤前（洗浆机网槽中）浆内废液所含溶质质量，%；lWM 洗涤后浆内废液所含溶质质量，洗涤后浆内废液所含溶质质量，%。lWw 洗涤液所含溶质质量，洗涤液所含溶质质量，%；用清水洗涤时，；用清水洗涤时，Ww=0。3 稀释因子稀释因子（Dilution Factor D.F）洗涤每洗涤每Kg风干浆引入黑液系统之洗涤用水量。风干浆引入黑液系统之洗涤用水量。（Kg H2O/Kg 风干浆或风干浆或 t H2O/t风干浆）风干浆）lVw洗涤用水量，洗涤用水量，m3/t风干浆风干浆 lVp洗涤后纸浆带走的液体量，洗涤后纸浆带走的液体量，m3/t风干浆风干浆lWM 洗涤后浆内废液所含溶质质量，洗涤后浆内废液所含溶质质量，%。lV所提取的废液量，所提取的废液量，m3/t风干浆风干浆l Vo蒸煮后纸浆中的废液量，蒸煮后纸浆中的废液量，m3/t风干风干l碱法纸浆的稀释因子见碱法纸浆的稀释因子见P163)W1(VV.F.DMPW0PWVVVV例题：稀释因子的计算例题：稀释因子的计算 假设：洗后每吨风干浆带走固形物假设：洗后每吨风干浆带走固形物38Kg，洗后浆浓，洗后浆浓15%，洗，洗涤用水量涤用水量 8m3/t风干浆。风干浆。D.F=VwVp（1WM)Vw=8m3/t风干浆风干浆3P1m.51t.5)15100(15900.0V风干浆t/938t.2)5100381(1.50.8.F.D4洗涤损失（洗涤损失（Washing Loss）洗涤过程的化学损失。以残留在洗后每吨绝干浆洗涤过程的化学损失。以残留在洗后每吨绝干浆中的废液溶质表示。中的废液溶质表示。KgNa2SO4/t 风干浆风干浆5洗涤效率洗涤效率（Washing Efficiency）l=（G/Go）100%lG提取出来可利用的废液中溶质（固形物）的数量提取出来可利用的废液中溶质（固形物）的数量lGo蒸煮后废液中所有溶质（总固形物）的数量蒸煮后废液中所有溶质（总固形物）的数量l用以评价洗涤设备或洗涤系统的洗涤效果。用以评价洗涤设备或洗涤系统的洗涤效果。6黑液提取率（黑液提取率（Extraction efficiency of black liquor)送碱回收系统蒸发的黑液溶质数量与蒸煮后黑液中总溶送碱回收系统蒸发的黑液溶质数量与蒸煮后黑液中总溶质数量之比。质数量之比。是评价洗涤过程设备运行和管理水平的指标。是评价洗涤过程设备运行和管理水平的指标。二二 洗涤原理洗涤原理废液在纸浆中的分布情况：废液在纸浆中的分布情况：KP SP 纤维与纤维之间纤维与纤维之间%70-80 60-70 通过过滤、挤压通过过滤、挤压 细胞腔细胞腔%15-20 20-30 通过扩散通过扩散 细胞壁内细胞壁内%5 5-8 1.过滤过滤 浓度浓度10%过滤速度：过滤速度：P164l过滤面积过滤面积 l压差压差l滤层厚度。滤层厚度。l废液黏度。温度上升，废液黏度。温度上升，下降，下降，v上升上升l纸浆种类。毛细管半径大小纸浆种类。毛细管半径大小l浆层的紧密度、厚度浆层的紧密度、厚度2.挤压挤压 浓度浓度10%利用机械挤压把废液从纸浆中挤出。废液不被稀释。利用机械挤压把废液从纸浆中挤出。废液不被稀释。不可能用挤压方法完全分离纸浆中废液。不可能用挤压方法完全分离纸浆中废液。外加压强外加压强 毛细管压强毛细管压强 能把废液挤出能把废液挤出 外加压强外加压强 毛细管压强毛细管压强 不能把废液挤出不能把废液挤出 p毛细管压力毛细管压力 液体的表面张力液体的表面张力 d毛细管直径毛细管直径 纤维细胞腔直径：纤维细胞腔直径：草浆草浆 1.55m 木浆木浆 1030m 胞壁微纤维（胞壁微纤维（Microfibril）尺寸）尺寸=0.025md4rp 3.扩散扩散 浓度差浓度差 除去细胞壁和细胞腔中的废液。除去细胞壁和细胞腔中的废液。扩散速度：扩散速度：P165D扩散系数，扩散系数，F扩散面积，扩散面积，X扩散距离扩散距离l浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水 越多，浓度差越越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降。大，洗得越快，但黑液浓度下降。为保证一定的浓度差，应采用为保证一定的浓度差，应采用逆流洗涤。逆流洗涤。lD随扩散物质及介质的种类、温度和粘度、压力而异。温随扩散物质及介质的种类、温度和粘度、压力而异。温度上升，度上升，粘度下降，粘度下降，D上升。上升。l增大增大F，减少，减少X的有效措施是搅拌。的有效措施是搅拌。Kg/hXCCDFGwi4.吸附作用吸附作用l纤维表面吸附废液中的溶质。对纸浆洗涤不利。纤维表面吸附废液中的溶质。对纸浆洗涤不利。l纸浆会吸附带正电荷的金属离子。纸浆会吸附带正电荷的金属离子。l不可能使纸浆与废液完全分开。不可能使纸浆与废液完全分开。（二）洗涤方式（二）洗涤方式l单段洗涤和多段洗涤。单段洗涤和多段洗涤。l多段洗涤又分为多段单向洗涤和多段逆流洗涤。多段洗涤又分为多段单向洗涤和多段逆流洗涤。l段间配用稀释搅拌槽，提供混合扩散的空间、时间段间配用稀释搅拌槽，提供混合扩散的空间、时间l多段逆流洗涤优点：？多段逆流洗涤优点：？l确定洗涤段数应考虑那些因素？确定洗涤段数应考虑那些因素？（三）影响洗涤效果的主要因素（三）影响洗涤效果的主要因素l1洗涤液的温度：洗涤液的温度：70-80l2压差（压差（200kPa）或真空度（）或真空度（50kPa）l3浆层厚度、上浆浓度、出浆浓度浆层厚度、上浆浓度、出浆浓度 l4洗涤用水量与洗涤次数洗涤用水量与洗涤次数l5蒸煮方法、浆种、浆的硬度蒸煮方法、浆种、浆的硬度三三 洗涤设备及设备选型洗涤设备及设备选型l按浆浓分类：按浆浓分类：l 高浓洗涤设备、高浓洗涤设备、中浓洗涤设备、中浓洗涤设备、低浓洗涤设备。低浓洗涤设备。l按洗涤原理分类：按洗涤原理分类：l挤压洗涤设备、过滤洗涤设备和扩散洗涤设备。挤压洗涤设备、过滤洗涤设备和扩散洗涤设备。l按操作方式分类：间歇洗涤设备和连续洗涤设备。按操作方式分类：间歇洗涤设备和连续洗涤设备。l按结构分类：鼓式、带式和多盘式洗涤设备等。按结构分类：鼓式、带式和多盘式洗涤设备等。（一）中浓洗涤设备（一）中浓洗涤设备（出浆浓度（出浆浓度10%-20%）1鼓式真空洗浆机鼓式真空洗浆机（1）结构：）结构：l转鼓：转鼓：分配阀（分配头）：有平面型和锥型两种。分配阀（分配头）：有平面型和锥型两种。平面型分配阀结构：平面型分配阀结构：浆槽：有头槽、鼓槽、中间槽和尾槽。浆槽：有头槽、鼓槽、中间槽和尾槽。l头槽（进浆槽）：头槽（进浆槽）：中间槽：位于两台洗浆机之间。中间槽：位于两台洗浆机之间。结构：结构：（2）真空洗浆机的工作原理）真空洗浆机的工作原理（3）真空洗浆机的洗浆工艺条件）真空洗浆机的洗浆工艺条件l工艺条件：工艺条件：l进浆浓度：木浆进浆浓度：木浆0.8%1.5%,草浆草浆1.0%3.5%。l出浆浓度：出浆浓度：10%15%。l水腿内黑液流速：水腿内黑液流速：13m/s。l真空度：真空度：26.740.0kPa。l真空产生真空产生 强制真空强制真空 自然真空：水腿作用自然真空：水腿作用 过滤面积：过滤面积：5m250或或100m2 （4）真空洗浆机的优缺点）真空洗浆机的优缺点优点：优点：操作方便、直观、技术成熟可靠、性能稳定操作方便、直观、技术成熟可靠、性能稳定废液提取率较高（木浆废液提取率较高（木浆95%左右，草浆左右，草浆83%-88%）适用于草浆、木浆的洗涤适用于草浆、木浆的洗涤洗涤能力：木浆洗涤能力：木浆竹浆竹浆荻苇浆荻苇浆蔗渣浆蔗渣浆麦草浆麦草浆缺点：缺点：结构相对复杂，占地面积大，容易产生泡沫，要求厂房楼层高，结构相对复杂，占地面积大，容易产生泡沫，要求厂房楼层高，投资较大等。投资较大等。2压力洗浆机压力洗浆机（1）结构：）结构：（2）压力洗浆机的工作原理）压力洗浆机的工作原理（3）压力洗浆机的洗浆工艺条件）压力洗浆机的洗浆工艺条件l工艺条件：工艺条件：l进浆浓度：第一台为进浆浓度：第一台为0.9%1.1%,第二台以后为第二台以后为1.0%1.4%。l出浆浓度：出浆浓度：12%18%。l鼓槽内风压：鼓槽内风压：511kPa，转鼓内风压，转鼓内风压00.3kPa。l洗涤水温度：洗涤水温度：8085，黑液提取率，黑液提取率95%98%。l优缺点：？优缺点：？（4）压力洗浆机的优缺点）压力洗浆机的优缺点l优点：优点：l黑液提取率高，车间环境较好，设备安装高度没要求，黑液提取率高，车间环境较好，设备安装高度没要求，l对浆料及浆浓的适应性好，洗涤水温度高。对浆料及浆浓的适应性好，洗涤水温度高。l缺点：动力消耗大，滤鼓内外压差比真空洗浆机小。缺点：动力消耗大，滤鼓内外压差比真空洗浆机小。l用于洗涤木浆用于洗涤木浆（二）水平带式真空洗浆机（二）水平带式真空洗浆机（Belt washer）l1结构结构l滤网（滤带）、滤网（滤带）、真空吸滤箱、真空吸滤箱、流浆箱、机架、流浆箱、机架、传传 动、动、喷洗装置等组喷洗装置等组成。成。（1）流浆箱：）流浆箱：（2）滤网和履带：滤网为聚酯网，网目根据纤维种类定。履）滤网和履带：滤网为聚酯网，网目根据纤维种类定。履带由内衬聚酯纤维帘子布外包耐热带由内衬聚酯纤维帘子布外包耐热S76合成橡胶制成。合成橡胶制成。l2 工作原理工作原理扩散与置换。扩散与置换。（一台设备实现（一台设备实现多段洗涤，且多段洗涤，且无段间稀释）无段间稀释）3 工艺条件：工艺条件：l进浆浓度进浆浓度 3-4，出浆浓度，出浆浓度 15-19，l洗涤水温洗涤水温 70-80，稀释因子，稀释因子 2-3。l主要特点主要特点：结构简单、操作方便、投资省；密封性差、热损失较大、结构简单、操作方便、投资省；密封性差、热损失较大、胶带易磨损。胶带易磨损。适用：国产的多用于纸浆的洗涤，用于黑液提取的少。适用：国产的多用于纸浆的洗涤，用于黑液提取的少。(二二)高浓洗涤设备高浓洗涤设备l1.螺旋挤浆机螺旋挤浆机 淘汰设备淘汰设备2.双辊挤浆机（淘汰设备）双辊挤浆机（淘汰设备）3.双网挤浆机（压滤机）双网挤浆机（压滤机）（Double Wire Press Washer）浆料浆料 自动脱水区自动脱水区 楔形脱水区楔形脱水区 低压脱水区低压脱水区 高压脱水区高压脱水区工艺条件：工艺条件：国产：进浆浓度国产：进浆浓度1.5%4.0%，出浆浓度，出浆浓度15%30%，产量，产量15120t/d。l国外：进浆浓度国外：进浆浓度3%12%，出浆浓度，出浆浓度35%左右。左右。（三）扩散洗涤器（三）扩散洗涤器（Diffusion Washer）（1）结构）结构 漏斗型装置外壳。漏斗型装置外壳。过滤杯（筛杯）、过滤杯（筛杯）、水压缸、刮料臂、喷水装置。水压缸、刮料臂、喷水装置。纸浆从下锥部进入，分布纸浆从下锥部进入，分布于多筛环之间，与筛环等于多筛环之间，与筛环等速上升，洗涤水在多筛环速上升，洗涤水在多筛环间转动的喷间转动的喷 水管均匀加水管均匀加到浆中，利用筛环瞬时下到浆中，利用筛环瞬时下降的振动和剪切作用以废降的振动和剪切作用以废液反冲洗滤网。液反冲洗滤网。（2）工作原理）工作原理l置换、过滤。置换、过滤。l（3）工艺条件）工艺条件进出浆浓度：进出浆浓度：10-12，进浆温度：，进浆温度：80-95（100），浆料上升速度：浆料上升速度：15cm/min，筛（网）环上升，筛（网）环上升15cm后，用后，用0.3s时间恢复原有的位置，每段洗涤周期时间恢复原有的位置，每段洗涤周期 6-8min。（4）优缺点）优缺点优点：设备紧凑、操作简单、生产能力大、洗涤效率高、不优点：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。产生泡沫、没有臭味、电耗低。缺点：滤网升降机构复杂缺点：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（洗涤（Internal washing zone in a typical Kamyr Chip Digester)。2双辊置换压榨洗浆机双辊置换压榨洗浆机（1）结构：）结构：（2）工作原理）工作原理 l区：浆料进行脱水，区：浆料进行脱水，过过滤。滤。l区：浆料与洗涤液接触，区：浆料与洗涤液接触，浆中废液通过扩散作用被浆中废液通过扩散作用被置换出来，置换出来，扩散置换。扩散置换。l区，进行挤压脱水，浆区，进行挤压脱水，浆料被挤压到料被挤压到30%40%的的浓度。浓度。挤压。挤压。l（3）工艺）工艺l进浆浓度进浆浓度2-5，出浆浓，出浆浓度度30-40，黑液提取率，黑液提取率可达可达99。3鼓式置换洗浆机（鼓式置换洗浆机（DD洗浆机洗浆机）（Drum displacement washerDD Washer）（2）工作原理）工作原理 l区（成形段）：浆料快速脱水增浓至区（成形段）：浆料快速脱水增浓至10%-12%，过滤。过滤。l区、区、区、区、区（区（2-4段）：浆料与洗涤液接触，浆中废液通过扩段）：浆料与洗涤液接触，浆中废液通过扩散作用被置换出来，并由真空过滤。散作用被置换出来，并由真空过滤。扩散置换、过滤。扩散置换、过滤。l第第4段用热水洗，其他各段进行逆流洗。段用热水洗，其他各段进行逆流洗。l（3）工艺）工艺l进浆浓度进浆浓度2。5%-3.5，出浆浓度，出浆浓度15-16，l（4）特点）特点l在一台设备上实现多段逆流洗涤，黑液提取率可达在一台设备上实现多段逆流洗涤，黑液提取率可达96，能耗和热，能耗和热损失低。损失低。四四 衡量洗涤设备的主要经济技术指标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）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。提取率要高，黑液浓度也要高。2.洗涤损失与浆的洗净度洗涤损失与浆的洗净度 提高洁净度，减少损失。提高洁净度，减少损失。3.纤维损失纤维损失 减少纤维损失减少纤维损失五五 泡沫的形成与消除泡沫的形成与消除l（一）泡沫形成的原因（一）泡沫形成的原因l内因：原料中溶出的某些表面活性物质（树脂、脂肪酸、蜡内因：原料中溶出的某些表面活性物质（树脂、脂肪酸、蜡及其皂化物）及其皂化物）l外因：与空气接触时激烈的搅拌、冲击喷射，温度、粘度及外因：与空气接触时激烈的搅拌、冲击喷射，温度、粘度及PH的变化。的变化。l（二）预防和减少泡沫形成的措施（二）预防和减少泡沫形成的措施l延长原料的贮存时间延长原料的贮存时间l尽量避免或减少空气的混入。控制好洗浆机中间槽尽量避免或减少空气的混入。控制好洗浆机中间槽搅拌器的搅拌速度，建立封闭系统等。搅拌器的搅拌速度，建立封闭系统等。l尽可能使废液保持较高温度，有利于泡沫的破裂。尽可能使废液保持较高温度，有利于泡沫的破裂。（三）消除泡沫的方法（三）消除泡沫的方法l1静置消泡。采用较大容积的黑液槽，使泡静置消泡。采用较大容积的黑液槽，使泡沫自行破裂。沫自行破裂。l2高压蒸汽消泡。高压蒸汽消泡。l3机械消泡。在黑液槽顶部安装消沫器。机械消泡。在黑液槽顶部安装消沫器。P176l4消泡剂消泡。用表面活性大、表面强度低、消泡剂消泡。用表面活性大、表面强度低、粘度小的液态表面活性剂改变泡沫的状态，使粘度小的液态表面活性剂改变泡沫的状态，使其破裂。其破裂。l5抽吸消泡抽吸消泡