高新技术与现代造纸工业讲义

《高新技术与现代造纸工业讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高新技术与现代造纸工业讲义（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、高新技术与现代造纸工业2002 年 11 月一、现代造纸工业的特点及其新技术发展的时代背景造纸工业是一种与国民经济发展息息相关的重要传统产业。纸及纸板作为文化宣传和信息交流的重要载体，作为工业产品流通过程中最主要的包装材料，人们现代生活中不可或缺的日常卫生消费品，决定了它在一个国家政治、经济文化等领域的重要地位。40年间世界及中国纸及纸浆产量分别增长至 4.35 倍和 11.77 倍，大体上都是与世界及我国整体经济增长速度相适应的。如图 1所示。）4000032329.5吨 30000万（ 200007436世界量 100003090中国产18001960年2000年时间图 140年来世界及中

2、国纸及纸浆产量的变化1990的资料表明，世界造纸工业共拥有固定资产总值约4000亿美元，年生产总值约2600亿美元 ，即每 100美元年产值约需 154美元的固定资产。 我国 1978年每百元产值占有的固定资产如图 2所示。12098100808280元 60402934200造纸工业化学工业石油工业食品工业纺织工业图 2我国 1978 年每百元产值占有的固定资产所以现代造纸工业是与重化学工业、治金及石化等重工业同属于资金密集型的产业，它的发展需要巨额资金的投入。新建一座年产 20万吨现代化的漂白商品木浆厂（是较小的可行规模），大约需投资 3035亿元。现代造纸工业基本上实现了高度机械连续化生

3、产， 实行 24小时不间断的连续流水作业，又是使用多种纤维及化工原料，消耗大量热能、电能及水，其整个生产过程的监控与组织协调及质量控制 、污染防治、设备维护都要求水平很高的技术装备与人才，因而它也是技术密集型的产业。1制浆造纸工业曾经多数是能源消费大户，以工业最发达的美国为例，其造纸工业曾是其制造业第二能耗大户，其能耗约占美国制造业总能耗的 12%，美国总能耗的 3%。造纸工业也曾是耗水的大户， 1959年美国硫酸盐法制浆厂每吨浆用水量达 240吨。我国当前多数造纸企业平均每吨浆纸产品的水耗平均约为300吨，比50年代的美国还要高。造纸工业也是植物纤维原料的消费大户生产每吨化学纸浆 （占纸浆生

4、产量的 70%左右），约消耗：0.6 吨碱、氯等化学品；2.4 吨的干植物原料；投入 3吨原物料仅得到 1吨产品，其余两吨原材料若不妥善处理，如不进行综合利用和治理，而直接排向环境，必然大量浪费资源并造成严重污染。所以造纸工业的特点是：资金密集型产业；技术密集型产业；能源消耗大户；废水污染负荷大；是继信息产业、航天航空业之后的第三大产业。人类社会的发展进步，对造纸工业产品的质量和品种都不断提出了新的要求在开放的世界市场上，纸及纸板和其它商品一样，都面对激烈的市场竟争，如何保持稳定优良的产品质量与高效率，低成本的产出，也迫使各造纸企业不能不从开发与运用高新技术方面寻求出路近50年来，计算机、微电

5、子信息技术、生物工程技术、新材料技术，以及各种新型在线测控与科研检测手段的发明应用，为造纸这一传统产业的技术革新和现代化，提供了良好客观条件。传统工业生产部门对如何节约和保护人类赖以生存的有限自然资源和生态环境，不能不成为其发展前进中必需认真解决的问题。根据造纸工业的特点，更不能不将节约自然资源（突出的为纤维原料、能源和淡水资源），消除污染以保护环境，作为自身生存发展的最迫切任务，以提高生存与竟争能力。制浆造纸过程示意图：化学品原料（如碱）（如木材）2化学品制浆药品回收黑液中段废水纸浆能源（水）废水处理达标排放添加剂白水造纸回收浆白水回收纸目前造纸工业面临的问题如下：提高质量和增加品种；提高生

6、产效率；降低原料消耗；节约能源；消除污染。二、高新技术与现代造纸工业（一）以实现清洁生产、综合利用资源、消减环境污染为主要目标的几种新技术在这方面，从国际范围来看，重点是降低化学制浆漂白废水中的毒性强的有机氯化物（一般以可吸附的有机卤化物含量表示，简称 AOX ），采取的主要技术路线是： （1）在化学浆蒸过程中，降低其残余木素含量，从而为降低其漂白过程所需的漂白剂量创造条件。（ 2）采用不产生毒素有机氯化物的新漂剂。 具体发展并已得到工业应用的新技术主要有以下几种：31. 在化学浆的连续蒸煮技术方面：近几年新开发的“深度脱木素改良型蒸煮”工艺及装备（简称 EMCC）及“等温连续蒸煮”工艺及装备

7、（简称 ITC ）。用这种新技术能制得较低硬度（即低木素含量）的纸浆，但不降低纸浆强度，并能节约蒸煮用汽，主要适应于大型漂白木浆厂，国际上新建大型漂白木浆厂已较普遍采用。2. 在间竭蒸煮方面：国际上新开展了“快速置换间竭蒸煮”工艺及装备， （简称 RDH ）及“深度间竭蒸煮”工艺及装备（简称 Super Batch），均能在保持纸浆强度下，大幅度降低纸浆硬度，由于这种技术均能大量节约蒸煮用汽，故也称为节能型蒸煮工艺，目前已有实际应用，但范围不广。3. 氧脱木素技术。这一技术是在化学浆厂传统的蒸煮及漂白两工序之间新增加的一个工序，系利用氧气在碱性条件下对中高浓度（ 1030%）的粗浆进行更深度的

8、脱木素，其废水可以并入蒸煮黑液进行回收处理， 从而减轻整个制浆系统的污染负荷。 随着这一技术的日趋成熟和环境要求的加强，这一新技术在九十年代应用发展较快，以日本为例，在九十年代初即有约 20 多家大纸厂几乎同时从北欧引进这一技术。4. 无元素氯漂白技术（简称 ECF）。传统的纸浆漂白，主要采用氯作漂白剂，这是漂白废水中形成毒性物质 AOX 的根本原因，这种毒性物质受到各发达国家的高度重视，由此发展了以二氧化氯全部替代元素氯作为漂剂的这一新技术， 根据研究，采用氧脱木素及无原素氯漂白技术后，纸浆漂白废水中的 AOX 含量降低了 93%，而且由于采用二氧化氯后能改变 AOX 的性质，使其毒性近于消

9、失。在严格的环境要求下，这一技术在发达国家已为相当多纸厂所采用。5. 全无氯漂白技术（ TCF）。这一新技术是 ECF 技术的进一步发展，即全部以过氧化氢及臭氧作为主漂剂进行纸浆漂白从而从根本上消除氯化有机物的形成， 是纸浆漂白工艺的最新发展，能满足最严格的环保要求。这一技术国际上于最近开发成功，并已实用于少数企业。由于生产成本较 ECF 技术高，目前尚未取得主要应用地位。6. 硫酸盐法（包括烧碱法）制浆蒸煮黑液高效碱回收技术。制浆蒸煮废液（黑液）是化学制浆过程最大的污染源，（生产一吨化学纸浆约有 2 吨多原材料溶入黑液中） ，造纸工业较早即发展了将黑液进行浓缩燃烧的碱回收技术，这一技术国际上

10、在 40 年代即趋于成熟，从整体上看，已不属于新技术范畴，但其中部分技术也得到了进一步发展，成为效率更高的重要技术。这些发展包括： （ 1） 在黑液的蒸发浓缩方面 ,较普遍地发展采用了自由流降膜式蒸发及蒸发污冷凝水的联合汽提技术 ,从而有效地提高了蒸发热效率及最终黑液的浓度，并减轻了过程排放的污染物。 （2） 发展了低臭亚高温碱回收炉，减轻了燃料过程排放的含硫臭气，并提高了回收炉的热效率。 （ 3） 发展了预挂式白泥过滤机及高效短白泥煅烧窑， 大大降低了石灰回收的能耗及碱损失。 这些技术都是国际上碱回收技术较新进展，由于对新碱回收技术的普遍应用，在发达国家中，造纸工业的纸浆蒸煮废液这一主要污染

11、源已基本解决， 所以能集中力量解决漂白废水的污染问题。 我国情况则不同，除部分大型木浆厂引进国外技术，达到较好的水平，而且部分重要设备如自由流板式降膜蒸发器， 高效低臭碱回收炉， 预挂式白泥过滤机等较新技术装备已经自行研制逐步投入运用外， 约有 70%以上的中小纸厂还根本没有采用碱回收这一最有效的黑液处理技术。 少数已采用碱回收的草类纸浆厂的碱回收效率也相当低下。 使制浆蒸煮废液的污染防治，仍成为当前产业生存发展的主要问题。总的看来，中国造纸工业要解决化学浆的主要污染并节约资历源， 普遍推广使用高效碱回收技术是比较最为现实可靠的。而要较成功地运用这一技术，则调整造纸工业的企业结构和原料结构，可

12、能是必要的前提。7.超高得率制浆技术。 一般化学法制浆的浆得率在4550%左右，即纤维原料中有4550%4会成为制浆过程必需处理的废弃物。 采用较复杂的碱回收技术， 进行回收处理是最普遍的选择，如果难于采用碱回收技术，而又需要降低污染、节约资源，则采用超高得率的制浆技术，可以得到部分解决。根据原材料品种的不同，这一技术的制浆得率约在8090%之间，其纤维原料消耗及产生的污染负荷均明显低于化学法制浆，这类技术一般均为利用较低量化学品，主要用 Na2SO3、NaOH、 H2O2 等进行预处理，然后经机械磨解成浆，这一技术近 20 年中在国际上得到一定发展应用，我国也有几家大型纸厂引进国外技术与装备

13、，并有部分投入生产，所产纸浆主要用于新闻及印刷纸类。这类制浆技术中，以称为漂白化学热磨机械浆（ BCTMP ）及碱性过氧化氢化学机械（ APMP ）较受重视。但由于以下一些原因，其推广应用并不如人们预期的广泛： （ 1） 其制浆污染负荷虽低于化学制浆， 但并不能不加治理即能达到容许排放的要求， 而治理技术却不如化学制浆废液的经济、成熟。 （2） 化学制浆虽然纤维原料消耗较高，但浆的质量高，且能从其废液中回收大量能源，而超高得率制浆能耗高，能耗高而回收困难。 （ 3） 这类浆的适应范围小，为日益扩大的废纸回收资源所替代。这使得对这一新技术的采用，必需从环境保护、节能及其应用领域各方面进行全面的评估比较。8. 回用废纸的高度净化技术。 造纸工业的优点之一是其产品经使用废弃后， 仍可重新用作造纸纤维原料，既可减轻对纤维原料、能源和水资源的消耗，又可减轻纸类废弃物对环境的污染。废纸的回用并不是一种新技术， 但对废纸中大量难于分离的含杂物， 如塑料、胶料、多种印刷油墨的高效脱除净化，以提高其使用价值，则是近年来废纸利用技术的新发展，包括以下主要内容： （1） 只