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    維美德高得率制漿最新技術與裝備
    中國紙業網造紙廠設備:2020-9-28 0:33:34 造紙機械|衛生紙機|銅版紙|瓦楞紙|維美德
      近年來,隨著國家經濟的高速發展,市場貿易往來頻繁,商品包裝需求逐年增多,相應地,包裝用紙需求也逐年提高,成為供不應求的少有幾個品種之一。廢紙,尤其是進口廢紙是生產包裝用紙的主原料之一,大部分包裝用紙全部由廢紙為原料生產的。2012年曾進口廢紙達3007萬噸,進口廢紙漿量占總用漿量的比例為25.7%。2021年起,中國將全面禁止廢紙進口。那么,每年2000多萬噸進口廢紙漿的原料缺口如何彌補呢?

         國內大型紙企和科研院校紛紛對CTMP漿線工藝、技術與裝備進行了研究和引進,希望彌補進口廢紙漿的原料缺口。2011年,晨鳴集團博士后科研工作站研究開發的核心技術“一種低能耗制備桉木、楊木混合材漂白化學熱磨機械漿的方法”獲國家發明專利授權,標志著晨鳴集團在高得率化機漿技術領域填補了國內空白;2020年1月,華南理工大學陳克復院士團隊項目成果——制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制關鍵技術及產業化獲國家科學技術進步獎一等獎,化機漿廢水全資源化利用是其創新點之一……可見,漿品優、得率高、松厚度高、運行成本低的BCTMP工藝引起了業界的廣泛關注。因此,本社記者特意采訪了歐洲著名的設備供應商——維美德技術團隊,了解其在業內領先的BCTMP漿線的工藝、技術、設備。


                

     

    CTMP是20世紀70年代在瑞典發展起來的一種生產高松厚度(游離度)低纖維束含量的工藝。后來由于市場需求,要對CTMP漿進行漂白,于是用過氧化氫劑和相應漂白設備來對(B)CTMP漿進行漂白。由于工藝復雜,初期投資過高,所以BCTMP早期沒能進入中國市場。但隨著產品品種需求的變化(印刷用紙需求逐年降低,包裝用紙需求逐年提高)以及纖維原料的變化(禁止進口廢紙),漿的品質優、得率高、運行成本低(同樣漿的品質情況下,電耗和化藥量更低)、設備可靠性高、易于操作、維護成本低、生產線彈性大(BCTMP對原料種類不敏感,產量操作窗口大,可以滿足生產不同品質漿的需求)的BCTMP漿線逐漸受到國內大型的箱紙板廠家的青睞。尤其是CTMP的得率在90%左右,遠高于化學漿約50%的紙漿得率;另一方面,CTMP的松厚度高,單位面積的包裝紙箱所需的紙板漿料少。雖然BCTMP漿線初期投資成本稍高些,但其后期生產運行費用少而被國內大型的箱紙板廠家所接受。


    APP(中國)大紙事業部CEO王樂祥談到投資初衷時講到:“APP(中國)已經長期立足紙業,以美好紙品提升生活品質;為滿足消費者的差異化需求,深耕生活用紙、文化用紙和工業用紙等領域,不斷強化產品研發和升級。我們進行化機漿的投資,主要就是為增強我們在紙品開發、紙品質量以及產品成本管控方面的能力。再次選擇維美德的化機漿技術,一是因為廣西金桂維美德化機漿生產線在漿的質量和產量上都讓我們滿意,二是該生產線的噸漿能耗低于同類型生產線近20%,而且運行還相當地穩定,維護成本也比較低。因而,當我們在寧波投資化機漿生產線時,希望能夠復制這一成功案例?!保ㄒ跃S美德“鑄就未來”雜志)

     

    1. BCTMP漿線


    1.1 經典工藝流程(見圖1)

    1.2 工藝及關鍵設備

    1.2.1 Refining磨漿——機械漿的心臟

    如圖2所示,機械方式分離纖維要求精準地磨漿,世界上單臺產能最大的CD82高濃磨,單臺磨產能可達1300~1400噸/日,但從運行的可靠性考慮,建議單臺磨產能保持在1200噸/日水平上。

    世界上僅有的實測值間隙控制(非計算值)的高濃磨,精準的間隙控制,纖維品質更優、能耗低。磨片適應性強,選擇、開發性能好。

    維美德CD磨漿機卓越表現:1983年至2019年,共銷售安裝220套。在TMP和CTMP大型生產線安裝數量方面處于世界領先地位!


    1.2.2 浸漬

    最佳的木片預處理帶來低運營成本,根據木片質量采用一段或二段浸漬,成熟可靠的料塞螺旋技術(圖3),高可靠性,獨特的螺旋物理結構以及背壓設計,在低能耗下木片的藥液吸收量大,經過均勻浸漬的木片能穩定進入木片倉和盤磨中。

    目前,維美德料塞螺旋的壓縮比有1∶2.5、1∶1.9。壓縮比并不是越高越好,因為壓縮比越高,設備所受的扭矩越大,設備運行穩定性越差。另一方面,原木削成木片后,其體積變化最大為2.7~3倍,因此,壓縮比超過1∶3將沒有意義。


    1.2.3 漂白

    如圖4所示,高效的漂白能改善漿質量和降低消耗;兩段漂白有最佳的效果;低的化學品消耗;高的白度;在漂白過程中使用更少的化學品,則漿的松厚度將被保留。漂白關注在纖維上(非木片上),這樣漂白效率更高;雙氧水和穩定劑用量以及堿耗低。

    雙氧水漂白時,要保證有一定量的殘余雙氧水才能保持漂白漿不返黃。兩段漂白(一段中濃、二段高濃)可以充分利用這部分殘余的雙氧水;當采用一段漂白或者過量使用化學品時,漿的松厚度會降低,達不到包裝紙及卡紙的高松厚度要求。


    1.2.4 Optifiner RF低濃磨漿機

    如圖5所示,錐形盤磨的優勢:精確的間隙控制帶來了穩定盤片精確的間隙;更長的磨漿區域、停留時間和更大的磨漿面積;由于具有穩定的間隙控制,磨片使用壽命更長;由于有較低的空載功率和小磨片直徑,故能耗較低;容易操作、控制和維修,磨片更加容易更換。

    二段低濃磨漿采用錐形盤磨機,其特點是間隙控制更精準,軸移動3毫米時磨盤間隙才調整1毫米。磨盤間隙控制精準后,不但磨漿更穩定,而且磨片使用壽命更長;錐形盤磨機的空載功率比較低,磨漿效率高;維修方便。

    1.2.5 OptiScreen ProFS壓力篩選

    圖6展示了維美德具有競爭力的高濃篩選技術裝備。在高漿濃中,大塊物質(粗纖維、石細胞和可能性的纖維團等)更易被篩選出來;更高的篩選效率;漿的品質更好;能耗低,不需要泵送更多的水;不需要額外的增濃設備;投資低(管道、閥門、桶槽、泵更?。?;占地??;篩縫:0.12mm。


    1.2.6 不同的擠壓洗滌技術

    如圖7所示,對于機械漿,維美德有三種不同的壓榨洗滌技術可供選擇:雙輥擠漿、螺旋壓榨、雙網壓榨。

    對于BCTMP闊葉漿,雙網壓榨與雙輥洗漿機比起來不是一個好的選擇,因為其沒有任何優勢,維修量較大;安裝需要更大的空間;開放設計則有許多蒸汽外泄。因此,在BCTMP漿線中基本上不選用雙網壓榨技術。

    螺旋壓榨一次性投資成本低,但是洗滌效率低,去蒸發的水量大,能耗高,維護成本高(磨損大,一般一年或兩年就需要對螺旋和篩板進行維修),易于卡料、堵塞,操作彈性?。óa量),出漿濃度低且不穩定。

    雙輥洗漿機具有以下特點:洗滌效率高、出漿濃度高且穩定、去蒸發的水量少、能耗低、維護成本低(一年或兩年只需更換些密封件,根據使用情況而定)、可靠性98%~99%、操作彈性大(產量)、雙輥可以穩定地通過扭矩控制。

    以40萬噸/年為例,比較螺旋壓榨與雙輥洗漿機操作成本的節降。雙輥洗漿機的蒸發成本可以降低0.6EUR/adt,每年節省24萬歐元/年;電耗節省0.75 EUR/adt/Press(共三段),每年節省90萬歐元/年,這樣,蒸發及電耗總節降114萬歐元/年。


    1.3 高溫化學熱磨機械漿(HT-BCTMP)

    機械漿制漿原理如圖8所示,采用TMP工藝時,纖維細胞壁的S1、S2層都被撕掉,纖維是不完整的;后期發展起來的CTMP工藝,相當于只將纖維細胞壁的S1層撕掉,纖維相對來說還是不完整的;而采用HT-BCTMP工藝時,只軟化胞間層中的木素,纖維可以完整地保留下來。

    高溫化學熱磨機械漿(HT-BCTMP)為生產高游離度、極高松厚度和超低纖維束漿而量身定制,同時也適用于高松厚紙板以及高吸水性生活用紙用漿的生產。


    1.3.1 HT-BCTMP——高松厚的選擇

    化學品和高溫同時用來軟化木片結構。軟木:使用亞硫酸鈉(Na2SO3)對木質素進行磺化和軟化;硬木:使用氫氧化鈉(NaOH)軟化半纖維素。

    結果:纖維分離更具選擇性;纖維更加完整,纖維束和細小纖維更少;纖維分離能耗更低;木質素包裹的纖維,后期更能加以處理(本技術很好地解決了這個問題)。


    1.3.2 怎么使用HT-BCTMP生產高松厚漿?

    高溫的木片預浸及磨漿與傳統化學熱磨機械(BCTMP) 有機結合。首先要經過木片預浸,然后再高溫預熱。帶壓預浸與預熱設備結構如圖9所示。

    不同制漿法的纖維素含量及松厚度高低對比如圖10所示。


    1.3.3 發展趨勢

    維美德相信高松厚HT-BCTMP將是未來的大趨。高松厚HT-BCTMP將顯著降低總的生產成本。隨著紙板機上化學和設備技術的發展,高松厚漿需求將越來越大;HT-BCTMP的研發給客戶帶來了新的機遇;持續的發展方面,可以通過提高結合力的分層流漿箱技術以及熱壓榨(顯著改善強度,包括濕強度)來實現。

    總之,高松厚HT-BCTMP的優勢:(1)生產低纖維束高游離度BCTMP能耗低;(2)操作窗口大,可以靈活地控制漿品質需求;(3)適用于極高松厚要求的紙板以及高吸水性生活用紙用漿的生產;(4)游離度高,紙板機的脫水性更好;(5)細小纖維少,紙機的運行性和絨毛特性更好;(6)對漿的白度和可漂性影響微乎其微。


     

    2. 高得率麥草漿


    根據麥草收獲季節的不同,質量和干度變化很大。在麥草送到漿廠之前,需要經過干燥和濕洗系統用于分選清除灰塵、根莖、沙子等。如果原料是干燥的,濕洗系統階段的一個重要部分就是增加水分。

    因為麥草中的硅含量高,因此料塞螺旋、磨片、篩框和喂料螺旋磨損量大。硅含量高時,在蒸發段還存在硅干擾的問題,導致蒸發黏度很大,蒸發濃度很難提高。


    2.1 高得率麥草漿工藝流程(圖11)

    橫管蒸煮完的漿直接進高濃磨漿機,而國內大部分的化機漿生產線都是先噴放至噴放槽,洗漿后再至高濃磨漿機,流程復雜。另外,根據生產需求有時需要篩選段。


    2.1.1 預浸化學品

    依據可靠的化學品、回收系統和成漿質量,可以有以下四種化學品選擇:(1)NaOH(如氧化白液);(2)NaOH和Na2SO3(降低纖維束和提高白度);(3)Na2SO3和Na2CO3(中性亞硫酸鹽制漿-瓦楞原紙);(4)NaOH(如氧化白液)和綠液中的Na2CO3。推薦使用第4種化學品選擇。


    2.1.2 化學品用量

    化學品用量與設定得率、時間和反應溫度與目標得率等有關。當化學品用量多時,低得率,漿的性能更接近于化學漿;當化學品用量少時,漿的松厚度高、挺度大、白度高以及磨漿能耗高。


    2.1.3 預熱和蒸煮

    當預熱和蒸煮時間長且溫度高時,得率低,漿的性能更接近于化學漿;當時間短且溫度低時,高松厚及挺度、高白度以及高磨漿能耗。


    2.2 高得率草漿的性能參數(如表1)


    2.3 流程設計所需的幾個主要問題

    草漿的脫水性能差,需要更大的脫水能力;評估潛在的草漿原料特性,選擇適合流程以及優化工藝,建議進行小試;化學品:基于可靠穩定的貨源及回收系統;工藝條件:基于成漿指標、原料參數、產能、成漿潔凈度(COD)、可用的化學藥品、污水處理和回收系統等。

                

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