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    【工藝/裝備】150萬噸/年化學木漿制漿工藝及成套裝備

    來源:中華紙業雜志 編輯:汶瑞機(山東)有限公 時間:2019-10-17
    導讀:在國外200萬t/a化學木漿項目中,國內某漿廠進行系統集成,由國內某工程公司進行工程設計,配套的關鍵設備全部實現了國產化或本土化。該項目由2條制漿線組合,單線產能可達150萬t/a,通過近3年的運行,設備性能可靠,系統運行穩定,消耗和環……
     

    尹華 先生

    工程師,總經理;長期從事制漿造紙技術開發和管理工作。

     

    近年來制漿規模不斷擴大,全球已有數家單線年產過百萬噸的化學木漿生產線,工藝技術及其配套的置換蒸煮、封閉篩選、高濃洗漿、氧脫木素、ECF漂白、中濃輸送等關鍵設備全部為國外設備,中國可參與配套的僅有非標槽罐或輔助設備的制作,整體技術水平與裝備配套能力與國際先進水平存有非常大的差距,使項目建設投資居高不下。為有效減少項目投資,盡快縮小國產裝備與國際先進水平的差距,在國外200萬t/a化學木漿的項目中,國內某廠根據長期積累的大規模清潔制漿工藝技術及裝備使用經驗,進行系統集成和分包成套,通過相關供應商的共同努力完成了制漿系統關鍵設備配套的國產化或本土化,并由國內某工程設計公司承擔工程設計任務。項目投產后,經過近3年運行驗證,工藝技術、工程設計和系統裝備水平均達到了預期目標。

     

    1  制漿工藝

    項目規模為200萬t/a化學闊葉木漿,配套了從蒸煮到洗選漂兩條制漿生產線,單線配套設備產能可達150萬t/a。如圖1,制漿工藝采用了目前國際上最為先進的塔式連續置換蒸煮技術、全封閉篩選技術、逆流洗滌技術、二段氧脫木素技術和ECF清潔漂白技術,具有自身明顯的優勢。

    1.1蒸煮工藝

    蒸煮系統的蒸煮裝置采用了新型的連續式生產雙塔置換蒸煮技術,將木片的預浸和預蒸進行了優化組合,圖2所示。蒸煮系統主要包括木片預蒸/預浸、蒸煮反應和黑液循環及纖維過濾回收等部分。

     

    1.1.1木片的預蒸/預浸

    預蒸的主要功能是除去木片中的氣體和空氣,以利于均勻木片水分和改善藥液滲透性能。

    用皮帶輸送機將木片輸送到預蒸/預浸聯合塔頂部的溜槽,經過計量喂料器后借重力作用落入預蒸區域,并將木片的溫度升至大約95~100℃,高壓熱黑液閃蒸汽是預蒸主要熱來源,新鮮低壓蒸汽是第二來源。在反應器中心有一根補液管道,來自蒸解釜的熱黑液由中心管注入篩網上部,通過閃蒸對木片進行預蒸,熱黑液

    的溫度由熱交換器來控制,其流量由加入黑液的比例系數來控制;第二預蒸由蒸汽從篩網上部一周的噴嘴注入。

    預蒸結束的木片直接進入預浸區域,經過的第一步是抽提區,該區由黑液泵通過篩網將預蒸用過的黑液送往黑液纖維回收機進行纖維回收,回收的纖維送回預浸塔,黑液通過熱交換后送往蒸發,其抽提的黑液量由反應器的設置液位和液比控制。木片通過預浸后進入塔底的卸料區,使木片進入高壓喂料器,通過設定的填充因子和排空因子控制好高壓喂料器的喂料量和排空量,把木片連續穩定地輸送到蒸解釜。由篩選系統分離的節子用節子泵送到預蒸塔的底部回用于蒸煮系統。

    該預蒸/預浸組合的特殊設計,即節省了預蒸到預浸的輸送設備,降低了設備投資和維保費用,也增加了系統控制的穩定性與可靠性,并能夠高效地排出木片中的空氣利于浸漬的均勻性。

    1.1.2置換蒸煮

    經高壓喂料器把木片輸送到蒸解釜的頂部,木片從上往下依次通過上部的蒸煮一區、中部蒸煮二區和下部的蒸煮三區。

    首先木片經過蒸解釜頂部的提升分離螺旋到達蒸煮一區,經過了從氣相到液相的過程,該區在適宜的液相溫度和相應的液比下開始初步脫木素反應,并通過篩網將黑液抽提出來送往循環線和預浸塔。當木片到達蒸煮二區時,控制好適宜溫度和液比進行大量脫木素的反應,并經過篩網抽提的黑液送往白液換熱器,冷卻后經過纖維回收機過濾后再送往蒸發工段。當最后到達蒸煮三區時繼續進行殘余脫木素的蒸煮反應,并經過篩網抽提進行置換洗滌,抽提的黑液送到換熱器后經纖維回收,再經過換熱器降溫送到蒸發工段。反應終了的漿料用黑液稀釋到約10%的濃度,由底部卸料器通過噴漿管線進入噴放鍋。

    1.1.3白液和熱水系統

    由苛化送來的白液先儲存到白液槽,然后由白液泵增壓并送經換熱器提升溫度后送到蒸解釜頂部進入蒸煮系統,換熱介質為蒸解釜抽提的高溫黑液,部分白液通過流量控制送往預蒸塔的頂部。

    在蒸煮車間配置熱水槽,收集貯存各段換熱器產生的熱水,然后通過熱水泵送到粗漿洗滌和漂白車間,當開機和熱水溫度不夠時,通過熱水加熱器加溫回路控制熱水的溫度。熱水壓力由壓力控制維持恒定。

    1.2洗選漂工藝

    該系統主要由封閉篩選與逆流洗滌、氧脫木素和以二氧化氯為漂白劑的ECF清潔漂白三大部分組成。

    1.2.1洗滌篩選

    該系統采用了全封閉篩選系統和高濃洗漿設備雙輥擠漿機逆流洗滌的組合技術。主篩選工藝路線與低濃進漿的雙輥擠漿機配套按兩條工藝路線配置,中濃進漿的雙輥擠漿機按單線配置。見圖3。

    圖3  篩選洗滌工藝

    (1)全封閉篩選。將噴放鍋內粗漿用黑液稀釋到約4%的濃度泵送除節機,將未蒸煮的木片、節子和漿塊(纖維束)等分離排除。除節后良漿用漿泵送入一段壓力篩,分離的節子通過封閉式的垂直螺旋洗節機進一步處理,分離的良漿經由液體接收槽經過水力除砂器凈化后再泵送噴放鍋,節子用雙向螺旋送入節子收集槽,用節子泵送回預蒸塔的底部或送到節子堆放間外運處理。

    除節機的良漿和二段篩良漿混合后用漿泵送至一段篩,篩后良漿被送至一段雙輥擠漿機,其尾漿和三段篩良漿混合后泵送至二段篩,篩后尾漿泵送中濃除砂器凈化后進入三段篩,篩后尾漿進入垂直螺旋式洗渣機,洗渣機篩分的良漿進入三段篩前中濃除砂器,分離出的漿渣則用單螺旋擠漿機濃縮后落入漿渣堆放間,外運處理。

    (2)逆流洗滌。粗漿洗滌利用高濃洗漿設備雙輥擠漿機進行三段逆流洗滌,第一段雙輥擠漿機低濃進漿2臺并聯,第二、三段雙輥擠漿機中濃進漿均單臺配置,第三段擠漿機的置換液來自后續氧脫木素段洗漿機濾液,脫出的黑液往前依次逆流洗滌,由第一臺擠漿機脫出的黑液除進行自身進漿稀釋外并輸送到蒸煮進行噴放稀釋和蒸解釜的置換洗滌。經過三段雙輥擠漿機洗后漿料送往氧脫木素段。

    1.2.2氧脫木素

    根據漿種特點采用兩段氧脫木素技術(圖4)。經過三段本色漿洗滌后,把氧化白液或者氫氧化鈉堿液添加到濾液中在進漿立管頂部的稀釋器稀釋,漿料由中濃泵送經1#氧脫木素混合器進入1#氧脫木素反應器,反應后漿料由增壓泵經過2#加熱器和2#混合器進入2#氧脫木素反應器,然后噴放到噴放槽,再進行兩段洗滌以達到理想的洗凈度,兩段洗漿機之間設有緩沖漿塔。

    圖4  氧脫木素工藝

    1.2.3ECF漂白

    漂白段采用Dht-Eop-D1三段清潔漂白工藝,如圖5。

    圖5  ECF漂白流程

    (1)Dht漂白段

    來自氧脫木素段漿料用Dht段的濾液把漿料稀釋到適宜的濃度,再通過中濃泵把漿料送經化學品混合器進入升流式反應塔再落入降流式反應塔,在塔底部的漿料被稀釋并通過刮料器排放到立管,再用中濃泵送入雙輥擠漿機,在立管的稀釋濾液處添加酸調節pH值,在Dht混合器添加二氧化氯,此段漿料溫度通過加熱后的濾液來控制,濾液先通過熱交換器用稀黑液升溫,再用低壓蒸汽直接加熱。

    (2)Eop漂白段

    來自Dht段雙輥擠漿機的漿料用EOP段的濾液對漿料稀釋到適宜的濃度,用中濃泵經化學品混合器進入升流式反應塔,并借壓力噴放到立管中,用中濃漿泵送入雙輥擠漿機洗滌。在該段的化學品堿通過濾液加在立管稀釋,過氧化氫直接加在立管底部,氧氣添加在混合器,漿料溫度通過加熱后的濾液來控制,濾液用低壓蒸汽直接加熱。

    (3)D1段漂白

    來自Eop擠漿機的漿料通過D1擠漿機的濾液稀釋到適宜的濃度,用中濃泵送至升流式預反應塔再落入降流式反應塔,在塔底部的漿料被稀釋并通過刮料器排放到立管,再用中濃泵送到雙輥擠漿機。在立管的稀釋濾液處根據情況添加化學品(堿或酸)調節需要的pH值,該段漿料溫度通過加熱后的濾液溫度來控制,濾液利用低壓蒸汽直接加熱。

     

    2  主要設備

    該項目是目前世界規模最大的制漿生產線,項目集成商對配套設備提出明確的技術要求并由國內相關設備供應商承擔制造任務,完全實現了制漿設備的國產化,配套設備的基本情況見表1。該項目汶瑞公司對兩條生產線共配套了18臺套設備,為單線產能150萬t/d的線配置SJA2284雙輥擠漿機(壓榨輥直徑2000mm,壓榨輥長度8400mm);國外某中國制造公司配套了較為關鍵的O2/EOP混合器和中濃漿泵。

    3  運行工藝參數

    根據當前世界上硫酸鹽木漿清潔生產的先進經驗,結合當地環境及原料等工廠實際,確定了基本的技術參數,并在生產中不斷調整完善,以達到最為理想的運行效果,基本運行參數見表2。

    4  工藝特點

    該項目采用了目前國際上最為先進成熟的低耗清潔工藝技術,主要具有以下特點。

    4.1合理組合蒸煮和氧脫木素工藝。對蒸煮采取高卡伯值和高硫化度控制,并通過氧脫木素技術進行最大限度地脫除木素,蒸煮得率高,成漿強度好。

    4.2合理的組合洗選工藝。采用全封閉篩選技術,并根據洗漿設備特點合理組合洗篩工藝,采用先篩選后洗滌工藝,整個系統封閉性好,熱量損失小,跑冒黑液少,環境好,效率高。

    4.3優化組合氧脫、篩選及ECF清潔漂白工藝。采用先氧脫后篩選的兩段氧脫木素技術,可提高細漿得率、節省投資及節約能耗,并減少COD的排放量,協同D0-Eop-D1漂白工藝可有效降低AOX的發生量。

    4.4高效利用逆流洗滌技術。采用逆流式洗滌,漂白漿工藝洗漿過程的洗滌水加入點通常有3處:第一點是在提取段本色漿最后一臺洗漿機處加入,回收的黑液送往堿回收;第二點和第三點分別在漂白段的Eop段洗漿機和漂白末臺一段洗漿機,由于雙輥擠漿機的出漿濃度高,因此在相同的稀釋因子下要比真空洗漿機用水量小且污水排放少。

    4.5合理收集和循環利用液體。在本色漿工段設置黑液地坑收集槽,回收利用黑液,無污水排放,只有在漂白段的D0段和EOP段分別排出酸性廢水和堿性廢水,整個系統水的循環利用率高,水耗低,排放少。

    4.6充分回收利用系統液體熱能。利用高溫黑液或濾液通過熱交換提升白液、濾液等液體的溫度,對外排漂白的酸/堿濾液通過冷卻水熱交換回收熱能,使系統熱損有效降低,熱能得到充分利用。

     

    5  結語

    制漿裝備的成套性、可靠性是一個行業綜合實力的體現,更是一個設備供應商制造實力的表現。150萬t/d成套裝備集成的國產化,證明中國制漿裝備配套水平有了質的提升,并積累了大型化學制漿工藝項目的系統集成能力和成套設備的分包能力,中國制漿裝備的能力已進入世界制漿裝備的高端行列,已接近國際先進水平。汶瑞公司將以此為契機找準自身產業鏈的位置,不斷改進大型雙輥擠漿機的結構,持續積累工程經驗,在生態化、輕量化和智能化等方面下大工夫,努力提升設備性能,以滿足制漿企業高效、節能和環保的需求,同時要加強與相關裝備制造商的合作并建立緊密的合作關系,積極實施系統集成及其成套設備的戰略工程,扎實推進“一帶一路”的國際化發展步伐,成為具有國際競爭力的制漿設備供應商和技術服務商。

     

    尹華  陳安江  胡學松 [汶瑞機械(山東)有限公司,山東安丘 262100]

     

     


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