专利名称：无污染制浆工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明的无污染制浆工艺及设备所涉及的技术领域是造纸制浆行业。
制浆造纸技术是中国古代四大发明之一。纸及纸浆广泛应用在各领域，我国每年的产量达到3600～3800万吨，尚不能满足要求，每年需耗用50～60亿美圆的外汇进口大量的纸及纸浆。造纸制浆行业是用水大户，耗能大户，还是污染大户，特别是草浆制浆企业，因草浆中含有较多的硅质，使草浆的黑液处理比较困难，一般的草浆黑液处理系统设备费有时要占企业投资总额的20～30％，运行较困难，运行成本高，故障率高等问题，出现了一般中小企业购买不起，使用不起黑液回收系统等现象。为了减少环境污染，国家关闭了数千家中小造纸制浆厂，造成了很大的社会损失。数千家有一定规模的企业，急需要低成本，可靠的无污染制浆工艺及设备。
无污染的造纸制浆工艺是世界造纸大国研究的重要方向，有许多新的技术工艺及方案出现，从不同的角度来探索解决问题的方法，如德国专利NO.19730486，介绍的方案是用液氨浸渍木片，并在20bar压力下保持20min，再通入蒸汽爆破处理，处理后纤维原料排入容器中，用乙醇∶水＝1∶1的溶液，反复抽提纤维原料，乙醇水溶液中含有85％的木素及90％的半纤维素。中国专利CN1184183A介绍的方案是采用NaOH、Na2SO4等碱性物质，再加入一定量的乙醇等醇类物质来改善碱法制浆的黑液性质，减小硅碱的粘度以便于碱回收系统运行。
上述的方法有一些缺陷，一，液氨是挥发性很强的物质，有较强的刺激作用；二，原料浸泡需要专用设备，需要较高的工艺压力及封闭的回收系统；三，工序间断无法连续生产等问题；中国专利CN1184183A所介绍的方法无法解决黑液含硅的问题等。
本发明的目的是提供一种无污染制浆工艺及设备，解决制浆特别是草类制浆黑液的问题，无污染物质排放，降低生产成本。
本发明的工艺过程如下 经过处理后的木片/草类进入大扭矩挤压喷爆机后，挤压机推动木片及草类移动，此时通入蒸汽，氨水或液氨，催化剂及再循环液，空气或氧气与机内木片/草类混合反应，溶解木素，脱木素，氧漂白纤维；反应后的木片/草类变成浆状，到挤压喷爆机头处喷放，纤维蔬解并与木素分离，同时未反应的氧气/空气及浆中的水蒸气挥发与浆分离；出浆机将浆推入打浆机中打浆，洗浆后得到优质浆；洗浆废水经过烟道气处理沉淀出木素及半纤维等，含有氨及催化剂的废水(循环液)再回到原料或挤压喷爆机内循环使用。无任何废水排放。
其原理如下木素是具有单氧基，酚羟基及羧基等官能团的一种具有空间网状结构的芳香族高分子化合物，木素中的一些官能团，在一定的压力、温度作用下与空气中的(O2)及氧气中的(O2)反应，开环降解，再与NH3反应生成可溶于水的碱木素并脱离纤维。催化剂中的乙二醇/丙三醇等能溶解、膨胀木素，有利NH3及O2的进入，Cu(OH)2/CuSO4/NH4VO3/Zn(OH)2/Ce(NO3)3等，在有NH3+H2O存在下变成络合物，进入木素的网状结构中，溶解、氧化木素使木素脱离纤维，同时对纤维进行漂白。上述反应的条件一般是压力0.6～2.5Mpa；温度120℃～180℃；氨水浓度15～30％；催化剂用量一般为原料的3～10％；反应时间为10～40分钟。
大扭矩挤压喷爆机组简(1)进料机；图(2)不等径螺旋杆；图(3)螺旋片；图(4)齿轮；图(5)外壳；图(6)A/B/C/D孔A蒸汽进孔；B氨水或液氨，催化剂及再循环液进孔；C空气或氧气进孔；D压力温度测量孔；图(7)蒸汽、空气/氧气、浆分离箱；图(8)出浆机图(1)进料机可选用螺旋输送机；图(2)不等径螺旋杆可用等距不等深型双螺杆；图(3)螺旋片在螺杆上一般采用梯形截面；图(4)齿轮安装在图(2)螺旋杆的出料端；图(5)外壳上有图(6)A/B/C/D四个孔分别是A蒸汽，B氨水或液氨，催化剂及再循环液，C空气或氧气，D压力温度测量；图(7)蒸汽、空气/氧气、浆分离箱在图(2)螺旋杆的出料端；图(8)出浆机可选用螺旋输送机。
参照附图进一步说明本工艺的流程及原理经过处理的木片/草类，进入进料机(1)，被推进挤压喷爆机中，螺旋杆(2)转动是原料移动，同时加温加压，此时A/B/C/D孔(6)打开加入蒸汽，氨水/液氨，催化剂或循环液，通入空气或氧气与原料混合反应，溶解、氧化木素；原料移动到挤压喷爆机头处，压力降低喷放出来，在分离箱(7)中分离成浆，蒸汽，未反应的空气或氧气。浆通过出浆机(8)输送到打浆机中打浆，洗浆后得到优质化学浆，洗涤废水通过烟道气处理沉淀木素及半纤维，含有氨及催化剂的洗涤废水再循环回到挤压喷爆机中使用。应用例根据上述原理用小型设备试验，原料用麦草，15％浓度的氨水，催化剂用CuSO4/Cu(OH)2，NH4VO3及乙二醇，压缩空气试验，在0.8Mpa，120℃的条件下，搅拌15～40分钟，放喷后得到优质的草浆，废液经瓶装CO2处理后，再循环使用。
本发明的优点一，制浆过程中无污染排放，解决了草浆黑液处理的难题；二，氨及催化剂循环使用，降低了生产成本；三，空气或氧气参加反应，脱木素同时对纤维进行漂白；四，大扭矩挤压喷爆机可以大批量、低成本连续制浆。
权利要求
1.一种无污染制浆工艺及设备，其特征是木片/草类等，在大扭矩挤压喷爆机内与蒸汽，氨水或液氨，催化剂，空气或氧气混合反应，脱除木素并漂白纤维，其反应的条件是压力为0.6～2.5Mpa，温度为120℃～180℃，时间为10～40min。
2.根据权利要求书(1)所述一种无污染制浆工艺及设备，其特征是催化剂由Cu(OH)2/CuSO4/NH4VO3/Zn(OH)2/Ce(NO3)3乙二醇、丙三醇等组成，一般用量为3～10％，循环使用。
3.根据权利要求书(1)(2)所述的无污染制浆工艺及设备，其特征是大扭矩挤压喷爆机组由图(1)进料机，图(2)不等径螺杆，图(3)螺旋片，图(4)齿轮，图(5)外壳，图(6)A/B/C/D孔，图(7)蒸汽，空气/蒸汽、浆分离箱，图(8)出浆机构成。图(6)A/B/C/D孔分别是A蒸汽进孔，B氨水或液氨，催化剂及再循环液进孔，C空气或氧气进孔，D压力温度测量孔。
4.根据权利要求书(1)所述一种无污染制浆工艺及设备，其特征是木片/草类等原料在有氨存在下，氧化剂为空气或氧气。
全文摘要
本发明的无污染制浆工艺及设备,采用蒸汽,空气或氧气,氨水或液氨,催化剂等与木片/草类原料反应脱木素并漂白。水,氨水,催化剂等的循环使用制浆,无污染物质排放。其大扭矩挤压喷爆机组由图(1)进料机,图(2)不等径螺杆,图(3)螺旋片,图(4)齿轮,图(5)外壳,图(6)A/B/C/D孔,图(7)蒸汽,空气/蒸汽、浆分离箱,图(8)出浆机构成。图(6)中A是蒸汽进孔,B是氨水或液氨,催化剂及再循环液进孔,C是空气或氧气进孔,D是压力测量孔。
文档编号D21C3/00GK1423011SQ0113988
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月4日 优先权日2001年12月4日
发明者赖志勤 申请人:赖志勤