一种利用KOH与H₂O₂发生反应的清洁制浆工艺的制作方法

专利名称：一种利用KOH与H₂O₂发生反应的清洁制浆工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制浆造纸新技术和环境保护新方法，尤其涉及草浆造纸清洁生产新工艺。
背景技术：
造纸行业是我国的一个支柱产业，从2000年到2009年，中国造纸业的年产量从 3050万吨提升至8640万吨，10年增长了近两倍，年平均增长率达10%以上。目前，造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，造纸工业废水污染问题仍然很严重。以非木浆为主的我国制浆造纸工业的单位产品废水排放量较高，主要来自制浆过程产生的各种废水，其中以蒸煮黑液的污染最为严重，约占制浆造纸总污染物产生量的90%左右。其含有难降解的木质素及其衍生物，是一种高碱性的有机废水，特点是碱性强、色度高、有机物含量高，处理困难，易引起水体污染和生态环境的严重破坏。近年来，黑液的治理也取得了一定的进步，但是多为末端治理技术，如碱回收法、 化学絮凝法、酸析法、膜分离法、生物法。末端治理的缺点较多，如构筑物单元多、运行动力成本高、投加药剂量大、容易产生二次污染等，可见通过传统的末端治理并不能有效地消除制浆黑液对于环境的污染，不完全符合清洁生产以及可持续发展的环保理念。关于清洁制浆的专利发明也有很多CN101200862A公开了一种草类或阔叶类为原料的清洁制浆工艺，通过两道高浓磨和高浓漂白保温仓利用尿素和中性亚硫酸钠来脱木素，属于亚硫酸盐法制浆，并在此过程中投加过氧化氢、氢氧化钠和草酸等进行漂白。但该工艺仍然避免不了产生红液的问题，回用和处理难度大，真正实施废水(液)零排放的可能性不大。CN101929089A公开了一种应用湿式催化氧化反应制备纸浆的清洁制浆工艺及实施该工艺的设备，其特点是在湿式催化氧化反应釜中利用经过催化剂引发的氧气在水体中产生大量具有强氧化型的羟基自由基等活性基团来脱除木素和分解生色基团。该工艺要求反应温度高(150-30(TC )、压力大(l-15Mpa)、反应时间长(l_24h)，催化剂成本高，其设备投资和生产成本均高于传统造纸工艺。CN101613969A公开了一种纸品浆料的成浆工艺，将预处理后的原料在高温高压下与强碱性物质和强氧化剂进行反应脱除木质素，该工艺要求反应在高压(l-6atm)下进行， 氧化剂用量达到了原料的1. 2倍，用量多，生产成本偏高。而且产生的废液虽然比其它黑液浓度低，后续处理难度仍然较大。CN1847520公开了一种利用过氧化氢遇过量碱性物质剧烈分解制取纸浆方法，该工艺权利要求书中所述碱性物质为氢氧化钠，当以稻草、芦苇等为原料时，氢氧化钠作为碱性物质的效果不如氢氧化钾，而且在该专利中未说明所得纸浆品质和废液性质相关数据指标，难以判断其实施效果如何
发明内容
本发明提供一种利用KOH与H2O2发生反应的清洁制浆工艺，该反应剧烈并且释放热能，使得本改进工艺可以在常压下进行蒸煮制浆，并且制浆废液在蒸煮过程中同时被漂白。其目的是按照清洁生产理念对制浆造纸企业的制浆工艺进行技术革新，从黑液产生的源头改进工艺，最大限度地简化反应条件，减少造纸黑液产生，提升粗浆质量，以实现环境保护和造纸生产的双赢目标。本发明技术方案如下(1)将草类原料干燥、除尘，可以切短至长度小于2cm ；(2)在密闭煮浆锅内加入水，加热至沸腾，放入切短后的原料、KOH和第一次蒸煮助剂煮浆至再次沸腾，搅拌；不超过Ih后，加入H202和第二次蒸煮助剂，煮浆lh-3h，直至原料成稀糊状，停止煮浆；KOH用量为5% -11% ；H202用量为10% -18% ；第一次蒸煮助剂为 Na2S03、Na2Si03 和 DTPMP，用量为:Na2S031%, Na2Si0310%, DTPMPl% ；第二次蒸煮助剂为(NH2)2CSO2,用量为0. 3%;煮浆用水量为3t水/It稻草，反应温度为80-100°C，反应压力为常压；(3)过滤洗浆，得到废液和粗浆；本发明的有益效果与传统烧碱法相比，明显减少黑液的产生，降低废液COD值，提高了制浆得率，且得到的粗浆强度和白度均符合生产要求。制浆过程中，采用常压蒸煮，温度80-100°C，相比于传统烧碱法高温高压制浆工艺，能耗降低。
具体实施例方式以下结合技术方案详细说明本发明的具体实施方式
。实施例1 将干燥除尘后的It稻草切短至长度小于2cm，制成稻草原料。在密闭煮浆锅内加入 3t 水，加热至沸腾，放入 It 稻草原料、50kgK0H、10kgNa2S03、100kgNa2Si03、10kgDTPMP、 170kgH202和3kg (NH2) 2CS02，煮浆至再次沸腾，每隔3-^iin搅拌一次，Ih后稻草成稀糊状，停止煮浆。过滤洗浆，所得废液COD值为5840mg/L，粗得浆率为63.18%，粗浆白度为40. 97 %， 高锰酸钾值为19.6。实施例2:将干燥除尘后的It秸秆切短至长度小于2cm，制成秸秆原料。在密闭煮浆锅内加入 3t 水，加热至沸腾，放入 It 秸秆原料、IOOkgKOH, 10kgNa2S03U00kgNa2Si03UOkgDTPMP 煮浆至再次沸腾，每隔3-^iin搅拌一次。Ih后，加入IOOkgH2A和3kg (NH2) 2CS02，2h后秸秆成稀糊状，停止煮浆。过滤洗浆，所得废液COD值为5910mg/L，粗得浆率为62. 56%，粗浆白度为31. 25%，高锰酸钾值为17.4。实施例3 将干燥除尘后的It麦草切短至长度小于2cm，制成麦草原料。在密闭煮浆锅内加入 3t 水，加热至沸腾，放入 It 麦草原料、IOOkgKOH, IOkgNa2SO3^ IOOkgNa2SiO3^ IOkgDTPMP 煮浆至再次沸腾，每隔3-^iin搅拌一次。0.釙后，加入180kgH202和:3kg (NH2) 2CS02，浊后麦草成稀糊状，停止煮浆。过滤洗浆，所得废液COD值为6240mg/L，粗得浆率为58. 61%，粗浆白度为39. 28%，高锰酸钾值为13.4。实施例4
将干燥除尘后的It芦苇切短至长度小于2cm，制成芦苇原料。在密闭煮浆锅内加入 3t 水，加热至沸腾，放入 It 芦苇原料、1 IOkgKOH, IOkgNa2SO3^ IOOkgNa2SiO3^ IOkgDTPMP 煮浆至再次沸腾，每隔3-^iin搅拌一次。0.釙后，加入170kgH202和:3kg (NH2) 2CS02，汕后芦苇成稀糊状，停止煮浆。过滤洗浆，所得废液COD值为6430mg/L，粗得浆率为52.沈％，粗浆白度为38. 02%，高锰酸钾值为12.5。
权利要求
1.一种利用KOH与H2A发生反应的清洁制浆工艺，其特征是包括以下步骤(1)将草类原料干燥、除尘、切短；(2)在密闭煮浆锅内加入水，加热至沸腾，放入切短后的原料、KOH和第一次蒸煮助剂煮浆至再次沸腾，搅拌；不超过Ih后，加入H2O2和第二次蒸煮助剂，煮浆lh-3h，直至原料成稀糊状，停止煮浆；KOH用量为5%-11%;Η202用量为10%-18(%;第一次蒸煮助剂为妝2503、 Na2SiO3 和 DTPMP，用量为=Na2SO3I % ,Na2SiO3IO% ,DTPMPl % ；第二次蒸煮助剂为(NH2) 2CS02, 用量为0. 3% ；煮浆用水量为3t水/It稻草，反应温度为80-100°C，反应压力为常压；(3)过滤洗浆，得到废液和粗浆。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，使用的原料切短后长度小于2cm。
全文摘要
本发明公开了一种利用KOH与H2O2发生反应的清洁制浆工艺，属于造纸领域。其特征是在密闭煮浆锅内，将水、草类原料、KOH和第一次蒸煮助剂煮浆至沸腾，搅拌；不超过1h后，加入H2O2和第二次蒸煮助剂，煮浆1h-3h，直至原料成稀糊状；过滤洗浆，得到废液和粗浆。本发明的有益效果是从黑液产生的源头改进工艺，明显减少黑液的产生，降低废液COD值，提高制浆得率，得到的粗浆强度和白度均符合生产要求。并具有工艺简单，能耗低，节省原料等特点。
文档编号D21C9/16GK102363928SQ20111029672
公开日2012年2月29日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者杨凤林, 王晓坤, 郑园园, 项学敏, 魏熙宇 申请人:大连理工大学