預水解硫酸鹽法溶解漿

某廠溶解漿生產(chǎn)項目日產(chǎn)針葉木溶解漿350噸，引進美卓（Metso）公司溶解漿生產(chǎn)技術(shù)，蒸煮產(chǎn)能375adt/d。本項目所采用的預水解硫酸鹽法蒸煮技術(shù)，可解決針葉木樹脂含量高的問題，減輕后續(xù)工段化學藥品的消耗量，成品漿料最終白度可達到90%ISO，α-纖維素含量可達到90%，樹脂含量低于0.6%。

1蒸煮工藝參數(shù)

蒸煮工藝參數(shù)如表1，其中木材中的水分變化對蒸汽用量、黑液固形物濃度、蒸煮周期等具有較大的影響。

2 生產(chǎn)工序

溶解漿預水解硫酸鹽法蒸煮技術(shù)的生產(chǎn)步驟依次為木片裝鍋、木片預熱、預水解、中和反應、熱黑液填充/白液補充、加熱/蒸煮、黑液置換、漿料放鍋。在進行主生產(chǎn)的同時，熱量在槽區(qū)內(nèi)進行傳遞，完成熱量回收；HVLC和LVHC進行收集處理，完成松節(jié)油的回收；清潔冷凝水、熱水進行收集再利用；污冷凝水收集進行處理；黑液送往堿回收前進行過濾。

（1）木片蒸汽裝鍋

合格的木片由料場經(jīng)輸送帶送至蒸煮鍋頂部的裝鍋料倉內(nèi)，裝鍋閥門開啟后，在真空風機的作用下，木片快速送入蒸煮鍋內(nèi)，并除去蒸煮鍋內(nèi)的部分空氣。鍋口配置了裝鍋器，在低壓蒸汽的作用下，提高了裝鍋的均勻性，并增加了木片的裝鍋量。此段時長約30min。

（2）木片預熱

在木片裝鍋階段，裝鍋低壓蒸汽的通入已經(jīng)開始了木片預熱，在木片裝鍋完成后繼續(xù)向蒸煮鍋內(nèi)通入低壓蒸汽進行木片升溫，此時裝鍋閥門已經(jīng)關(guān)閉、真空風機通道亦處于關(guān)閉狀態(tài)，蒸煮鍋內(nèi)的壓力開始上升。當鍋內(nèi)溫度達到低壓蒸汽的飽和溫度時，溫度不再上升，改由中壓蒸汽進行加熱，最終使蒸煮鍋內(nèi)的溫度達到160——170℃。此段時長約60min。

（3）預水解

預水解過程中，由于乙酰化聚糖水解產(chǎn)生的乙酸和糖醛酸基的脫除，鍋內(nèi)液體呈酸性，pH3——4，產(chǎn)生自催化酸性水解反應，使半纖維素從原料中脫除，溶于水解液中，部分半纖維素吸附于纖維表面。而纖維素由于聚合度較高，降解程度遠低于半纖維素。鍋內(nèi)水解液在強制循環(huán)的同時，被蒸汽加熱，隨著木片溫度的不斷升高，原料的水解反應速率隨之增大，在最高溫度下水解速率達到了最大值。原料中的半纖維素含量不斷降低；木素與纖維素之間的結(jié)合力也得到了一定程度的削弱，少量木素被脫除掉。此段過程需要保溫30min。

（4）中和反應

當預水解達到預期的水解因子后，鍋內(nèi)液體的pH為2——3，呈弱酸性，此時從蒸煮鍋的底部通入白液進行酸堿中和，停止水解反應，進行堿性硫酸鹽法蒸煮。被中和的水解液由回收管道送入熱黑液槽內(nèi)，殘堿量由白液的加入量控制。此段時長約15min。

（5）熱黑液填充/白液補充

根據(jù)蒸煮鍋內(nèi)蒸煮溫度及物料殘堿的要求，不同溫度的回收黑液和熱白液由蒸煮鍋底部送入鍋內(nèi)，以進行下一階段的蒸煮反應。頂部回收管道流出的黑液根據(jù)溫度送入不同的熱黑液回收槽內(nèi)收集。本階段為初始脫木素階段，此段時長約40min。

（6）加熱/蒸煮

在熱黑液和白液的填充過程中，高溫硫酸鹽法蒸煮隨之開始，此時鍋內(nèi)物料的溫度150——160℃，尚未達到蒸煮最高溫度的要求，此時需要由中壓蒸汽補充熱量。蒸煮鍋中部的藥液循環(huán)管路上設有蒸汽噴射器，直接將蒸汽與蒸煮藥液混合，經(jīng)由上、下部的循環(huán)管道送入蒸煮鍋內(nèi)，進行物料的二次升溫。由于藥液循環(huán)泵的運行，蒸煮鍋內(nèi)的藥液被強制循環(huán)，達到均勻蒸煮的目的，蒸煮終點由H因子控制。在本階段內(nèi)大量木素被脫除，此段時長約40min。

（7）黑液置換

高溫蒸煮結(jié)束后，需要將鍋內(nèi)的熱液置換出來，進行熱量回收。此階段中，常溫黑液由底部送入蒸煮鍋內(nèi)，頂部的熱黑液根據(jù)溫度的不同送至不同的熱黑液槽內(nèi)收集儲存。根據(jù)稀釋因子，置換液的總量由粗漿洗滌液的總量決定，置換結(jié)束終點時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度低于90℃，鍋內(nèi)壓力接近常壓。本階段內(nèi)殘余木素被繼續(xù)脫除，脫除下來的木素經(jīng)黑液置換作用隨著黑液送入熱黑液槽內(nèi)，最終送至堿回收燃燒處理。此段時長約70min。

（8）卸料

置換結(jié)束后，開啟卸料漿泵，在蒸煮鍋底部稀釋液的作用下，漿料送至常壓卸料塔內(nèi)。由于卸料溫度低于90℃，可以防止惡臭氣體的排放。此段時長約30min。

每個蒸煮周期時長315min，閑置時長約20min，整個周期共335min。

3 廢氣處理及松節(jié)油回收

本系統(tǒng)設置了封閉廢氣回收系統(tǒng)，常壓槽罐中和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濃度低、體積大的不凝氣體（HVLC），被強制收集起來，經(jīng)冷卻器冷卻回收氣體中的熱量后，送至臭氣處理系統(tǒng)進行處理。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不凝濃度高、體積大的不凝氣體（LVHC），由蒸煮鍋泄放至熱黑液槽中，根據(jù)槽內(nèi)的壓力設定，將氣體送至松節(jié)油系統(tǒng)進行冷卻，回收松節(jié)油及氣體中的熱量。松節(jié)油系統(tǒng)由換熱器組、氣體洗滌器、松節(jié)油傾析器、貯存槽和特殊的管道設計組成。合格的松節(jié)油送至貯存槽內(nèi)，不可冷凝的剩余氣體強排至臭氣處理系統(tǒng)，少量污水根據(jù)介質(zhì)電解度的情況送回系統(tǒng)內(nèi)繼續(xù)使用或者送至污水處理系統(tǒng)。

送至臭氣處理系統(tǒng)的不凝氣體中含有還原性的硫化物（TRS），經(jīng)燃燒后轉(zhuǎn)變成硫化物，可回收利用。

4 冷凝水及熱水的收集

冷凝水槽中的中壓蒸汽冷凝水部分閃蒸后送入低壓蒸汽管道，繼續(xù)使用；剩余部分則被送往其他車間進行高溫熱水的再利用。

不凝性LVHC、HVLC氣體及送往堿回收的熱黑液進行換熱所產(chǎn)生的清潔熱水，收集后用于洗漿。

5 黑液的過濾

蒸煮過程中所產(chǎn)生的熱黑液經(jīng)換熱冷卻后，經(jīng)黑液過濾機預處理，過濾掉其中所含的纖維后送至堿回收工段。

6 系統(tǒng)特點

（1）制漿蒸煮工藝更改靈活，可方便的將預水解硫酸鹽法改為常規(guī)硫酸鹽法，生產(chǎn)工序調(diào)整靈活。

（2）材種適用性強，可以根據(jù)原料的特性，靈活調(diào)整每一鍋的蒸煮工藝條件，適應于目前國內(nèi)市場木材收購困難、材種繁雜的現(xiàn)狀。

（3）多種在線檢測儀表的使用，能夠嚴格的控制成漿的質(zhì)量。全程自動控制，人工操作量低。

（4）整個蒸煮過程都是在蒸煮鍋底部通入藥液，頂部送出置換藥液，中部抽出藥液進行循環(huán)，整個鍋體內(nèi)的藥液分布均勻，每個部位的蒸煮反應均勻，蒸煮時長一致，因此蒸煮成漿更均勻。

（5）根據(jù)木素脫除和纖維素降解兩個動力學反應式，初始脫木素和殘余脫木素持續(xù)時間長，高溫蒸煮持續(xù)時間短，這樣的工藝條件在滿足深度脫木素的要求下，減緩了纖維素的降解。

（6）本系統(tǒng)為封閉廢氣回收系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的臭氣集中處理。

（7）送堿回收黑液固形物濃度高，減輕了后續(xù)黑液蒸發(fā)的能量消耗。

責任編輯：葛