一种硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法
【专利摘要】本发明属于制浆造纸工艺【技术领域】，涉及一种高效绿色的硫酸盐蔗渣浆漂白方法。所述漂白方法包括如下步骤：(1)酸或螯合剂预处理；(2)臭氧漂白；(3)过氧化氢漂白。本发明所述漂白方法全部采用含氧漂剂替代传统的含氯漂剂，彻底消除可吸附有机氯化物的生成与排放，实现硫酸盐蔗渣浆绿色漂白清洁生产，对环境友好，对人类健康有利；清水用量较现有漂白方法节省50～80％以上；与同等规模的二氧化氯漂白相比较，建设投资可节省30～50％；与二氧化氯漂白相比较，吨浆生产成本可节约300～500元；得到的漂白硫酸盐蔗渣浆质量好，白度达83％ISO以上，粘度达550～600ml/g以上，特别适用于抄造高档的、卫生的生活用纸。
【专利说明】一种硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制浆造纸工艺【技术领域】，具体涉及一种高效绿色的硫酸盐蔗渣浆漂白方法。
【背景技术】
[0002]现有的硫酸盐蔗渣浆漂白方法均以含氯漂白流程为主，具体来说包括两大类流程；含元素氯(即氯气)的漂白流程及含化合氯的漂白流程。该两类流程的工艺内容如下:
[0003]1、含元素氯(即氯气)的漂白流程，典型的工艺流程包括有:氯化(C)一碱处理(E) 一次氯酸盐⑶漂白(简称CHl漂白，下同)，或氯化(C) 一碱处理(E) —次氯酸盐⑶一次氯酸盐⑶漂白(简称CEHH漂白，下同)。CEH、CEHH漂白流程主要存在以下问题:
[0004](I)氯化和碱处理过程产生大量的致癌的毒性有机氯化物(Α0Χ)，Α0Χ不仅存在于漂白的废水中，而且还存在于硫酸盐蔗渣浆和纸品中，对环境及人类的健康造成极大危害；
[0005](2) CEH、CEHH漂白硫酸盐蔗渣浆浓度低，且无法实现废水的循环回用，漂白用水量很大，废水排放量亦大，其漂白废水排放量达100-150m3/t浆；
[0006](3) CEH, CEHH漂白废水的CODra高，AOX高，无法达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的要求；
[0007](4)漂白后硫酸盐蔗渣浆白度低(75% ISO以下)、成纸发脆、返黄严重，无法满足高档工业生活用纸的抄造要求；
[0008](5)要提高纸张表观白度，抄造时必须加入有致癌作用的荧光增白剂，而荧光增白剂在食品包装，生活用纸领域属禁止使用的化学药品。
[0009]2、含化合氯的漂白流程，典型的工艺流程有:氧脱木素(O)—第一段二氧化氯漂白(D1)-碱处理(E) —第二段二氧化氯漂白(D2)(简称OD1ED2漂白，下同)，OD1ED2漂白主要存在以下问题:
[0010](I) 二氧化氯制备系统复杂，操作危险性高，二氧化氯在空气中的爆炸极限浓度低；
[0011](2) 二氧化氯对漂白设备腐蚀性极强，二氧化氯漂白设备要求有很强的抗腐蚀性，漂白系统设备投资巨大；
[0012](3) 二氧化氯的制作成本高，硫酸盐蔗渣浆漂白生产成本大；
[0013](4)漂白系统的吨浆耗水量较大，漂白中段废水排水量较大，一般为25_30m3/t浆；
[0014](5)中段废水污染负荷较高，其废水CODcr为1100_1300mg/L ；
[0015](6)漂白生产过程中生成毒性有机氯化物(AOX)，并进入漂白中段废水，对环境及人类健康造成严重危害；
[0016](7)漂白过程中使用含氯漂白剂，残留在纸张中，对人体健康造成直接危害，特别是用于生产卫生用纸系列产品。
【发明内容】
[0017]针对现有硫酸盐蔗渣浆漂白技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高效清洁的硫酸盐蔗渣浆漂白方法。本发明所述硫酸盐蔗渣浆漂白方法采用对环境友好的臭氧以及过氧化氢作为漂白剂，组成全无氯绿色漂白的流程，从而实现硫酸盐蔗渣浆的绿色漂白清洁生产；本发明所述硫酸盐蔗渣浆漂白方法具有漂白效率高、生产成本低、清水用量少、废水排放量低、污染负荷极轻、废水中不含对人类和环境危害严重的有机氯化物(AOX)及可操控性强的特征，适用于新建硫酸盐蔗渣浆漂白项目，也适用于硫酸盐蔗渣浆漂白技改工程项目。
[0018]本发明所述硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法的流程为:酸或螯合剂预处理(AQ段)——臭氧漂白(Z段)一过氧化氢漂白(P段)，包括如下步骤:
[0019](I)酸或螯合剂预处理:
[0020]将蒸煮后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤，加入H2SO4或螯合剂，再加入粘度保护剂，进行预处理；
[0021 ] 优选的，所述硫酸盐蔗渣浆进行洗涤后的浓度为6?10 % (wt)；
[0022]优选的，所述H2SO4的加入量为10?20Kg/ (t绝干浆);
[0023]优选的，所述螯合剂的加入量为0.5?2.0Kg/(t绝干浆)；
[0024]优选的，所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)或二乙基三胺五乙酸(DTPA)；
[0025]优选的，所述粘度保护剂的加入量为3?15kg/ (t绝干浆)；
[0026]优选的，所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；
[0027]优选的，所述预处理的反应条件为:温度为50?90°C，反应时间为30?60min ；
[0028](2)臭氧漂白:
[0029]将经步骤(I)预处理后的硫酸盐蔗渣浆浓缩，进入臭氧反应器中，通入臭氧，常温状态下进行臭氧漂白；
[0030]优选的，所述经步骤(I)预处理后的硫酸盐蔗渣浆浓缩后的浓度为32?42%(wt)；
[0031]优选的，所述臭氧的加入量为5?8Kg/ (t绝干浆)；
[0032]优选的，所述臭氧漂白的反应时间为I?3min ；
[0033](3)过氧化氢漂白:
[0034]将步骤(2)臭氧漂白后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤浓缩，加入H2O2, NaOH、硅酸钠及粘度保护剂，通入蒸汽升温，然后进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔停留反应，反应结束得到漂白后的硫酸盐蔗渣浆；
[0035]优选的，所述步骤(2)臭氧漂白后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤浓缩后的浓度为12?15% (wt)；
[0036]优选的，所述H2O2的加入量为15?30Kg/ (t绝干浆)；
[0037]优选的,所述NaOH的加入量为5?15Kg/ (t绝干楽；)；
[0038]优选的，所述硅酸钠的加入量为5?20Kg/ (t绝干浆)；
[0039]优选的，所述粘度保护剂的加入量为3?5kg/ (t绝干浆)；
[0040]优选的，所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上；
[0041]优选的，经过蒸汽升温后的硫酸盐蔗渣浆温度为85?100°C ；
[0042]优选的，硫酸盐蔗渣浆在过氧化氢降流漂白塔的停留时间为90?120min。
[0043]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0044](I)本发明所述漂白方法无氧脱木素过程，使漂白效果大大提升，粘度损失大大降低。
[0045](2)本发明所述漂白方法全部采用含氧漂剂(臭氧、过氧化氢)替代传统的含氯漂剂(氯气，次氯酸盐、二氧化氯)，从生产源头上彻底消除了可吸附有机氯化物(AOX)的生成与排放，实现硫酸盐蔗渣浆绿色漂白清洁生产，对环境友好，对人类健康有利。
[0046](3)本发明所述漂白方法全部采用含氧漂剂，其化学反应分解的最终产物是水，因此，在漂后硫酸盐蔗渣浆中无任何有害人类健康的氯化物质残留，对生产生活卫生用纸特别有利。
[0047](4)本发明所述漂白方法中的AQ段、Z段、P段的废水全部逆流循环回用，仅在P段后的洗涤用10-15m3/t浆的清水，其清水用量较现有的漂白方法节省50?80%以上。
[0048](5)本发明所述漂白方法的中段废水排放量很少，仅为10?15m3/t浆，较现有的漂白方法减少50?80%以上，中段废水的污染负荷CODra减少50?80%以上。
[0049](6)本发明所述漂白方法的建设投资少，与同等规模的二氧化氯漂白相比较，可节省投资30?50%。
[0050](7)本发明所述漂白方法生产运行成本低，与二氧化氯漂白相比较，吨浆生产成本可节约300?500元。
[0051](8)本发明所述漂白方法得到的漂白硫酸盐蔗渣浆白度高、质量好，白度可达83% ISO以上，特别适用于抄造高档的、卫生的生活用纸。
[0052](9)本发明所述漂白方法可操作性、可控性良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1为本发明所述硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0055]实施例1
[0056]如图1的工艺流程图所示，本发明所述硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法详细的流程步骤如下:
[0057](I)酸或螯合剂预处理
[0058]蒸煮后的硫酸盐蔗渣浆泵送至1#真空洗浆机，由1#真空洗浆机与2#真空洗浆机进行串联洗涤，硫酸盐蔗渣浆洗净度控制在残碱0.2?0.3g/t (按NaOH计)以下。洗净后硫酸盐蔗渣浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加I?2% H2SO4(对绝干浆质量计)或0.05?0.2% (对绝干浆质量计)的螯合剂，以及3?5kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂可选用EDTA或DTPA，通汽升温至50?90°C后进入预处理塔，在塔内停留时间为 30 ?60min。
[0059](2)高浓臭氧漂白
[0060]预处理后硫酸盐蔗渣浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至32?42%的硫酸盐蔗渣浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入5?8Kg/ (t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经I?3min后完成反应。
[0061](3)过氧化氢漂白
[0062]臭氧漂白后硫酸盐蔗渣浆输送至3#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至12?15%重量的浓度，而后加入0.5?1.5% NaOH(对绝干浆质量计)、0.5?2.0%硅酸钠(对绝干浆质量计)及适量粘度保护剂后，进入1#中浓浆泵，通汽升温至85?100°C后，进入1#中浓混合器，在1#中浓混合器内加入1.5?3.0% H2O2 (对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留90?120min后，反应结束。
[0063]漂白硫酸盐蔗渣浆泵送至4#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。
[0064]实施例2
[0065]一种硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，包括如下步骤:
[0066](I)酸或螯合剂预处理
[0067]蒸煮后硫酸盐蔗渣浆泵送至1#真空洗浆机，由1#真空洗浆机与2#真空洗浆机进行串联洗涤，硫酸盐蔗渣浆洗净度控制在残碱0.3g/t (按NaOH计)以下。洗净后硫酸盐蔗渣浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加2 % H2SO4 (对绝干浆质量计)或0.2 %(对绝干浆质量计)的螯合剂，以及5kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂选用EDTA，通汽升温至50°C后进入预处理塔，在塔内停留时间为30min。
[0068](2)高浓臭氧漂白
[0069]预处理后硫酸盐蔗渣浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至32 %的硫酸盐蔗渣浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入5Kg/(t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经2min后完成反应。
[0070](3)过氧化氢漂白
[0071]臭氧漂白后硫酸盐蔗渣浆输送至3#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至15%重量的浓度，而后加入0.8% NaOH(对绝干楽:质量计)、2.0%娃酸钠(对绝干楽:质量计)及适量粘度保护剂后，进入1#中浓浆泵，通汽升温至100°C后，进入1#中浓混合器，在1#中浓混合器内加入3.0% H2O2 (对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留120min后，反应结束。
[0072]漂白硫酸盐蔗渣浆泵送至4#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。
[0073]实施例3
[0074]一种硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，包括如下步骤:
[0075](I)酸或螯合剂预处理
[0076]氧脱木素后硫酸盐蔗渣浆泵送至1#真空洗浆机，由1#真空洗浆机与2#真空洗浆机进行串联洗涤，硫酸盐蔗渣浆洗净度控制在残碱0.2g/t (按NaOH计)以下。洗净后硫酸盐蔗渣浆经双辊混合器进入预处理塔，在双辊混合器中加1% H2SO4(对绝干浆质量计)或0.05% (对绝干浆质量计)的螯合剂，以及3kg/(t绝干浆)的粘度保护剂，螯合剂选用DTPA，通汽升温至90°C后进入预处理塔，在塔内停留时间为60min。
[0077](2)高浓臭氧漂白
[0078]预处理后硫酸盐蔗渣浆泵送至单螺旋脱水机进行浓缩，浓缩至37 %的硫酸盐蔗渣浆质量百分比浓度后进入高浓臭氧反应器，往高浓臭氧反应器通入8Kg/(t绝干浆)的臭氧，在常温常压下进行臭氧漂白反应，经3min后完成反应。
[0079](3)过氧化氢漂白
[0080]臭氧漂白后硫酸盐蔗渣浆输送至3#真空洗涤机进行洗涤、浓缩至12%重量的浓度，而后加入1.5% NaOH(对绝干浆质量计)、0.5%硅酸钠(对绝干浆质量计)及适量粘度保护剂后，进入1#中浓浆泵，通汽升温至85°C后，进入1#中浓混合器，在1#中浓混合器内加Λ 1.5% H2O2 (对绝干浆质量计)，进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔，在塔内停留90min后，反应结束。
[0081]漂白硫酸盐蔗渣浆泵送至4#真空洗涤机进入洗涤，随后输送至漂后贮浆塔贮存备用。
[0082]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，其特征在于包括如下步骤: (1)酸或螯合剂预处理: 将蒸煮后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤，加入H2SO4或螯合剂，再加入粘度保护剂，进行预处理； (2)臭氧漂白: 将经步骤(I)预处理后的硫酸盐蔗渣浆浓缩，进入臭氧反应器中，通入臭氧，常温状态下进行臭氧漂白； (3)过氧化氢漂白: 将步骤(2)臭氧漂白后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤浓缩，加入H202、NaOH、硅酸钠及粘度保护剂，通入蒸汽升温，然后进入过氧化氢漂白升流管，再进入过氧化氢降流漂白塔停留反应，反应结束得到漂白后的硫酸盐蔗渣浆。
2.根据权利要求1所述的硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，其特征在于:在步骤(I)中: 所述硫酸盐蔗渣浆进行洗涤后的浓度为6?10% (wt)； 所述H2SO4的加入量为10?20Kg/ (t绝干浆); 所述螯合剂的加入量为0.5?2.0Kg/(t绝干浆)； 所述螯合剂为乙二胺四乙酸或二乙基三胺五乙酸； 所述粘度保护剂的加入量为3?15kg/(t绝干浆)； 所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上； 所述预处理的反应条件为:温度为50?90°C，反应时间为30?60min。
3.根据权利要求1所述的硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，其特征在于:在步骤(2)中: 所述经步骤(I)预处理后的硫酸盐蔗渣浆浓缩后的浓度为32?42% (wt)； 所述臭氧的加入量为5?8Kg/(t绝干楽:)； 所述臭氧漂白的反应时间为I?3min。
4.根据权利要求1所述的硫酸盐蔗渣浆绿色漂白方法，其特征在于:在步骤(3)中: 所述步骤(2)臭氧漂白后的硫酸盐蔗渣浆进行洗涤浓缩后的浓度为12?15% (wt)； 所述H2O2的加入量为15?30Kg/(t绝干浆)； 所述NaOH的加入量为5?15Kg/ (t绝干浆)； 所述娃酸钠的加入量为5?20Kg/(t绝干楽:)； 所述粘度保护剂的加入量为3?5kg/(t绝干浆)； 所述粘度保护剂为甘露醇、葡萄糖酸钠或硬脂酸钠中的一种以上； 经过蒸汽升温后的硫酸盐蔗渣浆温度为85?100°C ； 硫酸盐蔗渣浆在过氧化氢降流漂白塔的停留时间为90?120min。
【文档编号】D21C9/16GK104313933SQ201410490333
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】刘明友, 刘胤桐, 卢娴, 张清红, 李友明 申请人:华南理工大学