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1、工厂设计说明书 /前言随着纸张的消费迅猛增长，纸浆的生产愈来愈受到重视，因此用植物纤维原料制浆得 到了长足地发展。制浆造纸植物纤维原料主要分为三类，分别是针叶木、阔叶木和草类原 料。其中草类原料有麦草。目前主要的化学制浆方法有亚硫酸盐法和碱法制浆。碱法制浆 又分为烧碱法和硫酸盐法。由于硫酸盐法在造纸植物纤维原料制浆方面具有相当多的优点 相当多的制浆造纸厂都采用硫酸盐法进行制浆，因此本设计主要研究硫酸盐法蔗渣漂白风 干浆的制浆过程。本设计的任务是对一个日产 60 吨硫酸盐法麦草漂白风干浆制浆车间进行扩大初步设 计。主要研究内容是通过采用合适的蒸煮方法，从而获得符合抄造质量要求的纸浆 ,同时 尽可
2、能的降低投资费用。考虑到目前国内外的生产实践，同时，为了提高纸浆得率和投资费用，本设计采用间 歇蒸煮的形式。采用的设备有蒸球、喷放锅、捕集器等。此外，为减少热量的损失，热回 收系统采用旋浆分离器、喷射冷凝器、污热水过滤机、板式换热器。设计内容包括浆水平衡计算、热平衡计算，绘制浆水平衡图、工艺流程图和工艺设备 平面布置图等，在设计中运用到所学过的专业知识和去工厂实习收集到的资料。通过本次 设计，我们能更好的理论联系实际，更进一步掌握了专业内容。为自己毕业后走向工作岗 位打下了坚实的基础。第一章 总论一设计依据 本设计依据*大学*学院制浆造纸工厂设计课程要求进行设计。二设计指导思想 1贯彻党和国家
3、方针政策，遵守国家法律、法令和法规，执行国家现行的标准规范。 2技术先进可靠，切合实际，安全适用，经济效益好。3技术、设备的选用应立足与国内，根据需要可以引进，但应符合国情，避免重复引进。 4要节约能源，选用能耗少的工艺和设备。5降低工程造价，节约投资。 6加强劳动保护、安全生产的设施和措施。7保护环境，综合利用，“三废”治理后排放的污染物应符合国家标准和地方要求。三设计范围本设计包括日产 60 吨漂白风干麦草浆制浆车间扩大初步设计。四. 设计内容本设计主要包括以下内容：1. 制定生产方案2 .主要工艺参数的选定3 .设备选定及其理由4. 绘制生产流程图5. 编制说明书五. 设计生产规模和产品
4、方案 生产规模为日产60吨漂白风干麦草浆。 以麦草为原料，用硫酸盐法生产供抄造新闻纸的漂白风干麦草浆，质量指标按部颁标准。六. 设计生产主要原料1 麦草2 烧碱（NaOH）硫化钠（Na2S）3 液氯（Cl2）第2章 设计内容第一节 设计方案的确定蒸煮工段： 采用硫酸盐法，蒸球蒸煮，用直接加热，设置热回收系统，回收喷放的废热。1、蒸煮器的选用： 常用的蒸煮器有蒸锅、连续蒸煮器、蒸球三种，它们各有千秋，应用范围各有所不同。（1）连续蒸煮器： 根据原料，制浆方法及产品质量的不同，连续蒸煮设备结构型式有多种，其中主要有卡米 尔式、潘迪亚式等。与间歇式蒸煮设备相比，它的优点有：B. 连续蒸煮设备的投资及
5、操作费用低；C. 蒸汽、电力消耗均衡，没有高峰负荷，单位锅容产浆量高；D. 相对占地面积小，液比较大 ；E. 但每吨成浆耗汽也较低，蒸煮过程连续化，易于实现生产自动化控制；F. 不存在大量放汽问题，减少污染，成浆质量均一；G. 由于连续生产，生产人员少，劳动强度低。但它也有如下缺点：C. 连续蒸煮所用仪表较多且较复杂，维修困难；D. 生产能力较低的蒸煮设备耗汽量高于间歇式；E. 生产的灵活性不及间歇式；F. 设备加工精度要求高。连续蒸煮器是造纸行业发展趋势，其优点较明显。但结合我国目前国情来看，由于国内先 进技术不够成熟，连续蒸煮器设备尚需进口，并且在技术和经验上还不够成熟，需花费大 量的外汇
6、。结合实际情况，故本设计不采用连续蒸煮器。（2）立式蒸煮锅：蒸煮立锅其优点亦是较明显的，其锅容大，每小时 1 立方米的产浆量大，劳动生产率高， 劳动强度低，占地面积小，操作管理方便。其原料适用性广，对草浆和木浆都同样适应， 但是立锅附属设备多，构造复杂，制造技术要求较高，其总投资大。因此本设计也不采用。（3）蒸球：1、蒸球是一种古老的蒸煮设备，是一种回转式间歇式蒸煮设备。 优点：结构简单，回转工作可使浆料和料液混合较为均匀，浆质较为均匀。蒸煮时采用液 比较低，药液浓度高，缩短蒸煮时间。较为节省钢材，减少热损耗，设备体积较小，投资 少，上马容易。蒸球若采用直接加热，蒸汽不足时，可延长蒸煮时间或增
7、加液比，其技术 容易掌握，问题少。缺点：由于球体转动，容积不能太大，占地面积大，直接通汽时，球体蒸煮液的液比发生 变化大。由于蒸球具有以上优点，虽然还存在一些缺点，但它是我国目前中小型碱法制浆厂中使用 得最多的蒸煮器，它的技术相对较为成熟，设备投资费用较少，且特别适用于麦草等滤水 性不良的原料，因此本设计采用蒸球。2、装锅位置的确定 由于麦草比重轻，为提高其装锅量，麦草采用湿法散堆贮存使其含有较高水分，然后用装 锅器来装料，边装料边搅拌，并且加药液，以使麦草与药液混合均匀，从而很好的提高了 装锅量及麦草的均匀性。3、白液储存设备的确定 蒸煮过程中所需的白液主要是由碱回收车间回收的白液提供，如果
8、碱回收车间设在制浆车 间旁边，就可以保证生产的连续，制浆车间就可以不设白液贮存槽。如果制浆车间离碱回 收车间较远的话，在白液不足时，为了保证生产的连续，在该车间设有药品溶解槽，配制 蒸煮液。为了保持生产的连续性，在蒸煮工段设一个白液贮存槽，其贮存能力为一天生产 所需的白液量。4、计量槽的确定 为了使蒸煮过程中液比准确，保证浆质的均匀性，保证蒸煮质量，设置一个白液计量槽。 而在蒸煮过程中，由于原料的水分，加上白液的量，还达不到液比和用碱量的要求，还需 加入一部分的黑液，所以设一个黑液计量槽。上述两槽的容积都应至少大于 5 个蒸球同时 工作所需的液量。5、喷放设备的确定：喷放锅的总容积，一般为总容
9、积的 1.51.8倍，每台喷放锅的容积一般为每台蒸煮锅的 23 倍，喷放锅主要有平底喷放锅和锥底状喷放锅。平底喷放锅制浆简单，能保证送出的浆料 浓度均匀，适合于高压喷放；锥底状喷放锅具有平底喷放锅的优点，但是其容积一般较大， 高度较高，且价格较平底喷放锅贵，亦较复杂。根据本车间设计的产浆量及蒸煮锅容积， 本设计采用平底喷放锅。6、热回收系统的确定： 浆料在喷放过程中，放出的废汽从喷放锅顶部进入旋浆分离器，其中废汽中的细小纤维分 离出来再送入喷放锅，而废汽喷入喷射冷凝器，从污热水槽抽上来的冷凝水送入喷射冷凝 器顶部喷淋下来和蒸汽进行热交换后，污热水进入污热水槽，一部分污热水经泵抽到污热 水过滤机
10、过滤后，通过板式换热器进行热交换，所得的干净热水送入清热水槽待洗浆系统 用，换热后的污热水再送回污热水槽，继续循环使用。7、蒸煮工艺条件的确定： 蒸煮工艺包括用碱量、硫化度、液比、蒸煮压力、温度、时间等。 用碱量： 用碱量是指蒸煮时活性碱用量(重量)对绝干原料的重量百分比。蒸煮用碱量大小取决于 原料的种类、质量和成浆质量的要求。原料的种类不同，它的组织结构和化学组成均不同。 一般来说，组织结构紧密、木素含量大的原料，用碱量要大些；组织结构松散、木素含量 小的原料，用碱量小些。原料的质量好坏，树脂含量高，树皮多的木片，用碱量要多些； 霉烂变质或新鲜原料用碱量高些；蒸煮后纸浆质量要求高的，用碱量要
11、高点；高得率化学 浆用碱量要低些。除此之外，蒸煮终了时，蒸煮液中必须有一定的残碱量，以便于碱回收， 否则将有较多的木素溶出物沉积下来影响纸浆质量。由此可见，蒸煮时真正消耗于溶木素 的碱并不多。根据经验，硫酸盐法蔗渣浆的用碱量为 1217%，本设计采用 15%。 硫化度：硫化度是指碱液中Na2S含量占活性碱(NaOH+Na2S)含量的百分比。在用碱量相同的情况 下，硫化度的大小，意味着药液中Na2S的大小。硫化钠脱木素作用主要是由于HS 的电 负性较OH强，其亲核攻击能力也强，能顺利地迅速地形成硫化合物而促使B芳基醚 键断裂。硫化度的提高意味着NaOH的降低，当硫化度超过某一限度时，NaOH含量
12、下降到不能满足脱木素的需要，所以碱法蒸煮要保证 有足够的有效碱。根据经验，硫酸盐法蔗渣浆的硫化度一般为1525% ，本设计取20%（以 Na20 计） 液比： 液比是指装入蒸煮锅内的绝干原料重量与蒸煮总液量之比。总液量包括加入蒸煮锅的碱液 量、水或黑液量以及原料带来的水分。在一定的用碱量时，液比小，则药液浓度大，可加 快脱木素速度，缩短蒸煮时间，但药液浓度提高，会增加碳水化合物的降解，纸浆得率下 降。由于本设计采用立锅间接加热方式蒸煮，因原料在锅内不动，加入药液量除满足原料 的吸收外，还应保证有一定的循环量。如果循环量太小，就不能满足升温要求，影响蒸煮 质量，粗浆较多。但如果液比过大，虽然混合
13、较好，但蒸煮后的浆过烂，所以选用液比要 适中为1：3.5 。 蒸煮压力和温度： 原料为草浆的碱性蒸煮，常以提高温度来缩短蒸煮时间。从经验来说，对草类原料硫酸盐 法蒸煮，最高温度以160C165C为宜。温度过高，虽然脱木素快，但碳水化合物也大量 降解，得率下降。但温度过低，脱木素不完全，且蒸煮时间较长。因此，蒸煮的最高温度 是保证原料分散变成所需硬度纸浆的关键，蒸煮压力要和蒸煮温度相配合。本设计选用最 高温度为164C，最高压力为0.6MPa。 蒸煮时间的确定：蒸煮时间是保证质量的又一个关键。当温度一定时，盲目的延长蒸煮时间，将会使碳水化 合物降解，纤维强度降低，得率下降，特别是最高温度下的保温
14、时间，因为在升温阶段， 脱除木素的作用以达90%以上，盲目延长保温时间，将使纸浆强度大降，铜价增加，纸浆 较易返黄，且延长保温时间又消耗蒸汽，蒸煮漂白麦草浆的时间2小时左右已经足够。在 本设计中，在升温前采用蒸球空转20分钟，然后升温40分钟，压力达到392.4KPa，再小 放汽5分钟，压力降到98.1 KPa，接着升温45分钟，保温20分钟，放球20分钟，蒸煮 总周期为四小时。蒸煮曲线：压力（KPa）温度（C）时间（min）备注装锅送液90空转20第一次升温 0392.48012440小放汽392.498.1965排除假压第二次升温98.16009616445保温时间：20放锅20全程4h(
15、240min)漂白工段：纸浆漂白的主要目的是提高白度，减少纸面吸收可见光的能力。木素是纤维原料中颜 色的主要来源，也是纸浆中发生颜色的重要来源。历史上最初是采用日光的自然漂白，继 而发展到单段漂、三段漂、氧漂、多段漂及无氯漂白等新技术，从而大大促进了造纸业的 发展。一、漂白方法的确定：纸浆的漂白方法有两大类：一类是使用适当漂剂，通过氧化的作用使木素溶出以实现漂白 的目的，此类称“溶出木素式漂白”，对纸浆的要求比较高，往往采用这种办法；另一类 漂白是保留而不是溶出木素，仅使发色基团脱色，这种方法漂白的损失很小，并保持浆料 的特性，此类称“保留木素式漂白”，多用于磨木浆，半化学浆和高得率浆的漂白。 一般采用的方法是“溶出木素式漂白”，这种方法包括了次氯酸盐的单段漂，常规的三段 漂CEH，及其四段漂CEHD、CEHP等。次氯酸盐单段漂：次氯酸盐漂白剂主要是Ca(ClO)2、NaClO。来源广泛，成本低廉。早在18世纪末就开始使 用次氯酸钙漂白，次氯酸盐漂白只能用于对纸浆质量要求不高的时候，因为次氯酸盐漂白 提高白度不快，而纸浆返黄率高，并且在漂白过程中，纸浆的温度、漂白的时间和PH值 控制要求严格，否则会引起碳水化合物降解。本设计的浆是供抄造书写纸，质量要求
