一種利用KOH與H₂O₂發生反應的清潔制漿工藝的制作方法

專利名稱：一種利用KOH與H₂O₂發生反應的清潔制漿工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制漿造紙新技術和環境保護新方法，尤其涉及草漿造紙清潔生產新工藝。
背景技術：
造紙行業是我國的一個支柱產業，從2000年到2009年，中國造紙業的年產量從 3050萬噸提升至8640萬噸，10年增長了近兩倍，年平均增長率達10%以上。目前，造紙行業約占排放總量50%的廢水尚未進行達標處理，造紙工業廢水污染問題仍然很嚴重。以非木漿為主的我國制漿造紙工業的單位產品廢水排放量較高，主要來自制漿過程產生的各種廢水，其中以蒸煮黑液的污染最為嚴重，約占制漿造紙總污染物產生量的90%左右。其含有難降解的木質素及其衍生物，是一種高堿性的有機廢水，特點是堿性強、色度高、有機物含量高，處理困難，易引起水體污染和生態環境的嚴重破壞。近年來，黑液的治理也取得了一定的進步，但是多為末端治理技術，如堿回收法、 化學絮凝法、酸析法、膜分離法、生物法。末端治理的缺點較多，如構筑物單元多、運行動力成本高、投加藥劑量大、容易產生二次污染等，可見通過傳統的末端治理并不能有效地消除制漿黑液對于環境的污染，不完全符合清潔生產以及可持續發展的環保理念。關于清潔制漿的專利發明也有很多CN101200862A公開了一種草類或闊葉類為原料的清潔制漿工藝，通過兩道高濃磨和高濃漂白保溫倉利用尿素和中性亞硫酸鈉來脫木素，屬于亞硫酸鹽法制漿，并在此過程中投加過氧化氫、氫氧化鈉和草酸等進行漂白。但該工藝仍然避免不了產生紅液的問題，回用和處理難度大，真正實施廢水(液)零排放的可能性不大。CN101929089A公開了一種應用濕式催化氧化反應制備紙漿的清潔制漿工藝及實施該工藝的設備，其特點是在濕式催化氧化反應釜中利用經過催化劑引發的氧氣在水體中產生大量具有強氧化型的羥基自由基等活性基團來脫除木素和分解生色基團。該工藝要求反應溫度高(150-30(TC )、壓力大(l-15Mpa)、反應時間長(l_24h)，催化劑成本高，其設備投資和生產成本均高于傳統造紙工藝。CN101613969A公開了一種紙品漿料的成漿工藝，將預處理后的原料在高溫高壓下與強堿性物質和強氧化劑進行反應脫除木質素，該工藝要求反應在高壓(l-6atm)下進行， 氧化劑用量達到了原料的1. 2倍，用量多，生產成本偏高。而且產生的廢液雖然比其它黑液濃度低，后續處理難度仍然較大。CN1847520公開了一種利用過氧化氫遇過量堿性物質劇烈分解制取紙漿方法，該工藝權利要求書中所述堿性物質為氫氧化鈉，當以稻草、蘆葦等為原料時，氫氧化鈉作為堿性物質的效果不如氫氧化鉀，而且在該專利中未說明所得紙漿品質和廢液性質相關數據指標，難以判斷其實施效果如何
發明內容
本發明提供一種利用KOH與H2O2發生反應的清潔制漿工藝，該反應劇烈并且釋放熱能，使得本改進工藝可以在常壓下進行蒸煮制漿，并且制漿廢液在蒸煮過程中同時被漂白。其目的是按照清潔生產理念對制漿造紙企業的制漿工藝進行技術革新，從黑液產生的源頭改進工藝，最大限度地簡化反應條件，減少造紙黑液產生，提升粗漿質量，以實現環境保護和造紙生產的雙贏目標。本發明技術方案如下(1)將草類原料干燥、除塵，可以切短至長度小于2cm ；(2)在密閉煮漿鍋內加入水，加熱至沸騰，放入切短后的原料、KOH和第一次蒸煮助劑煮漿至再次沸騰，攪拌；不超過Ih后，加入H202和第二次蒸煮助劑，煮漿lh-3h，直至原料成稀糊狀，停止煮漿；KOH用量為5% -11% ；H202用量為10% -18% ；第一次蒸煮助劑為 Na2S03、Na2Si03 和 DTPMP，用量為:Na2S031%, Na2Si0310%, DTPMPl% ；第二次蒸煮助劑為(NH2)2CSO2,用量為0. 3%;煮漿用水量為3t水/It稻草，反應溫度為80-100°C，反應壓力為常壓；(3)過濾洗漿，得到廢液和粗漿；本發明的有益效果與傳統燒堿法相比，明顯減少黑液的產生，降低廢液COD值，提高了制漿得率，且得到的粗漿強度和白度均符合生產要求。制漿過程中，采用常壓蒸煮，溫度80-100°C，相比于傳統燒堿法高溫高壓制漿工藝，能耗降低。
具體實施例方式以下結合技術方案詳細說明本發明的具體實施方式
。實施例1 將干燥除塵后的It稻草切短至長度小于2cm，制成稻草原料。在密閉煮漿鍋內加入 3t 水，加熱至沸騰，放入 It 稻草原料、50kgK0H、10kgNa2S03、100kgNa2Si03、10kgDTPMP、 170kgH202和3kg (NH2) 2CS02，煮漿至再次沸騰，每隔3-^iin攪拌一次，Ih后稻草成稀糊狀，停止煮漿。過濾洗漿，所得廢液COD值為5840mg/L，粗得漿率為63.18%，粗漿白度為40. 97 %， 高錳酸鉀值為19.6。實施例2:將干燥除塵后的It秸稈切短至長度小于2cm，制成秸稈原料。在密閉煮漿鍋內加入 3t 水，加熱至沸騰，放入 It 秸稈原料、IOOkgKOH, 10kgNa2S03U00kgNa2Si03UOkgDTPMP 煮漿至再次沸騰，每隔3-^iin攪拌一次。Ih后，加入IOOkgH2A和3kg (NH2) 2CS02，2h后秸稈成稀糊狀，停止煮漿。過濾洗漿，所得廢液COD值為5910mg/L，粗得漿率為62. 56%，粗漿白度為31. 25%，高錳酸鉀值為17.4。實施例3 將干燥除塵后的It麥草切短至長度小于2cm，制成麥草原料。在密閉煮漿鍋內加入 3t 水，加熱至沸騰，放入 It 麥草原料、IOOkgKOH, IOkgNa2SO3^ IOOkgNa2SiO3^ IOkgDTPMP 煮漿至再次沸騰，每隔3-^iin攪拌一次。0.釙后，加入180kgH202和:3kg (NH2) 2CS02，濁后麥草成稀糊狀，停止煮漿。過濾洗漿，所得廢液COD值為6240mg/L，粗得漿率為58. 61%，粗漿白度為39. 28%，高錳酸鉀值為13.4。實施例4
將干燥除塵后的It蘆葦切短至長度小于2cm，制成蘆葦原料。在密閉煮漿鍋內加入 3t 水，加熱至沸騰，放入 It 蘆葦原料、1 IOkgKOH, IOkgNa2SO3^ IOOkgNa2SiO3^ IOkgDTPMP 煮漿至再次沸騰，每隔3-^iin攪拌一次。0.釙后，加入170kgH202和:3kg (NH2) 2CS02，汕后蘆葦成稀糊狀，停止煮漿。過濾洗漿，所得廢液COD值為6430mg/L，粗得漿率為52.沈％，粗漿白度為38. 02%，高錳酸鉀值為12.5。
權利要求
1.一種利用KOH與H2A發生反應的清潔制漿工藝，其特征是包括以下步驟(1)將草類原料干燥、除塵、切短；(2)在密閉煮漿鍋內加入水，加熱至沸騰，放入切短后的原料、KOH和第一次蒸煮助劑煮漿至再次沸騰，攪拌；不超過Ih后，加入H2O2和第二次蒸煮助劑，煮漿lh-3h，直至原料成稀糊狀，停止煮漿；KOH用量為5%-11%;Η202用量為10%-18(%;第一次蒸煮助劑為妝2503、 Na2SiO3 和 DTPMP，用量為=Na2SO3I % ,Na2SiO3IO% ,DTPMPl % ；第二次蒸煮助劑為(NH2) 2CS02, 用量為0. 3% ；煮漿用水量為3t水/It稻草，反應溫度為80-100°C，反應壓力為常壓；(3)過濾洗漿，得到廢液和粗漿。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，使用的原料切短后長度小于2cm。
全文摘要
本發明公開了一種利用KOH與H2O2發生反應的清潔制漿工藝，屬于造紙領域。其特征是在密閉煮漿鍋內，將水、草類原料、KOH和第一次蒸煮助劑煮漿至沸騰，攪拌；不超過1h后，加入H2O2和第二次蒸煮助劑，煮漿1h-3h，直至原料成稀糊狀；過濾洗漿，得到廢液和粗漿。本發明的有益效果是從黑液產生的源頭改進工藝，明顯減少黑液的產生，降低廢液COD值，提高制漿得率，得到的粗漿強度和白度均符合生產要求。并具有工藝簡單，能耗低，節省原料等特點。
文檔編號D21C9/16GK102363928SQ20111029672
公開日2012年2月29日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者楊鳳林, 王曉坤, 鄭園園, 項學敏, 魏熙宇 申請人:大連理工大學