棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置及方法 |
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| 申请号 | CN201510453418.2 | 申请日 | 2015-07-29 | 公开(公告)号 | CN105019286A | 公开(公告)日 | 2015-11-04 |
| 申请人 | 华南理工大学; 奎屯新大陆化学有限公司; | 发明人 | 雷利荣; 李友明; 徐旗开; 朱小林; 黄运贤; 肖仙英; 黄放辉; 侯轶; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 棉 短绒高浓过 氧 化氢漂白制备精制棉的装置，包括开包机、金属检测器、开棉机、除杂机、旋 风 分离器、第一螺旋 输送机 、半浆机、安装疏解型磨盘的第一中浓磨浆机、安装磨浆型磨盘的第二中浓磨浆机、第一双网脱 水 机、 破碎 螺旋输送机 、双棍混合机、 皮带输送机 、高浓混合器、高浓漂白塔、第二螺旋输送机、第二双网脱水机，结构简单、安装维护方便。本发明还提供了一种棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的方法，利用该方法所获得的产品 质量 高、杂质少、产率高、成本低且环保污染少。 | ||||||
| 权利要求 | 1.棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置，其特征在于：包括开包机、金属检测器、开棉机、除杂机、旋风分离器、第一螺旋输送机、半浆机、安装疏解型磨盘的第一中浓磨浆机、安装磨浆型磨盘的第二中浓磨浆机、第一双网脱水机、破碎螺旋输送机、双棍混合机、皮带输送机、高浓混合器、高浓漂白塔、第二螺旋输送机、第二双网脱水机，其中棉短绒在所述的开包机、金属检测器和开棉机之间通过皮带输送机连接，在开棉机、除杂机和旋风分离器之间通过风送管道连接，旋风分离器出口与第一螺旋输送机的进料口连接，第一螺旋输送机的出料口与半浆机进料口连接； |
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| 说明书全文 | 棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置及方法技术领域[0001] 本发明属于棉短绒制浆领域，具体涉及一种棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置及方法。 背景技术[0002] 棉短绒是比皮棉短的那部分棉纤维，是指籽棉扎花后从棉籽表面剥下来的短纤维，其长度通常只有皮棉的10~50%，主要用于军工、化工、造纸和纤维素衍生物等方面。作为一种优质的造纸纤维原料，主要用于生活用纸、钞票纸及特殊技术用途纸张的生产。 [0003] 棉短绒本身纤维素含量超过90%，非纤维素杂质并不多。但是，在生产、加工、运输等过程中混入了很多外来的杂质，给制浆带来了很大的困难。因此，棉短绒制浆的目的一方面是去除混入棉短绒中的棉籽壳、棉叶、棉杆碎片、尘土等外来的机械性杂质，以及去除棉短绒本身含有的果胶、蜡质、脂类、木素、灰分等杂质，得到较纯净的纤维素。同时，通过制浆破坏纤维素细胞的初生壁，提高化学反应性能，并使其聚合度下降到所需要的范围内。 [0004] 传统的棉短绒制浆工艺，采用将棉短绒在高温（150~175℃）、高压（0.4~0.8 MPa）、高碱（12~18%）条件下蒸煮，然后再进行洗浆、打浆、除砂、漂白等工艺。这种工艺方法，棉短绒中的大部分杂质都在蒸煮过程中降解去除，造成化学药品消耗量大、蒸汽消耗量大、水资源消耗量大，且产生了浓度极高的废液。废液中有机物浓度很高，化学需氧量（COD）值可达3万~10万mg/L，且色度很深，外观呈深黑色，残碱含量高，污染极其严重。同时，在高温、高压条件下，纤维素分解严重，造成棉纤维聚合度严重下降，制浆得率较低。另一方面，目前棉短绒普遍采取含氯漂白工艺，漂白过程产生了高毒性的含氯有机化合物，对人类健康和生态环境造成严重危害。 发明内容[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种绿色、高效的棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置及方法。 [0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置，包括开包机、金属检测器、开棉机、除杂机、旋风分离器、第一螺旋输送机、半浆机、安装疏解型磨盘的第一中浓磨浆机、安装磨浆型磨盘的第二中浓磨浆机、第一双网脱水机、破碎螺旋输送机、双棍混合机、皮带输送机、高浓混合器、高浓漂白塔、第二螺旋输送机、第二双网脱水机，其中棉短绒在所述的开包机、金属检测器和开棉机之间通过皮带输送机连接，在开棉机、除杂机和旋风分离器之间通过风送管道连接，旋风分离器出口与第一螺旋输送机的进料口连接，第一螺旋输送机的出料口与半浆机进料口连接； 所述的半浆机和第一中浓磨浆机之间依次设置有浆泵、螺旋压榨输送机、中浓浆泵立管和中浓浆泵；所述浆泵进料口与半浆机出料口连接，出料口与螺旋压榨输送机进料口连接；所述的中浓浆泵立管的进料口与螺旋压榨输送机出料口连接，其出料口与中浓浆泵进料口连接；所述的第一中浓磨浆机进料口与中浓浆泵出料口连接，其出浆口与第二中浓磨浆机进浆口连接，第二中浓磨浆机出浆口与第一双网脱水机的进料口连接； 所述的破碎螺旋输送机的进料口与第一双网脱水机的出料口连接，出料口与双棍混合机的进料口连接；所述的皮带输送机的进料端与双棍混合机的出料口连接，出料端与高浓混合器的进料口连接； 所述的破碎螺旋输送机设置有碱液和第一活化剂进口，并分别与碱液和第一活化剂计量泵连接，所述的破碎螺旋输送机、双棍混合机分别设置有蒸汽进口；所述的高浓混合器设置有H2O2和第二活化剂进口，并分别与H2O2和第二活化剂计量泵连接； 所述的高浓漂白塔的进料口与高浓混合器的出料口连接，出料口通过底部的卸料器与第二螺旋输送机的进料口连接；所述的第二螺旋输送机的出料口与第二双网脱水机的进料口连接。 [0007] 进一步地，所述的皮带输送机设置有夹套蒸汽加热装置，所述夹套蒸汽加热装置通入蒸汽对输送的物料进行加热。 [0008] 进一步地，所述高浓混合器中设置有高速旋转的混合盘。 [0009] 采用所述装置的棉短绒高浓过氧化氢漂白生产精制棉的方法，包括以下步骤：1）开棉、除杂，棉短绒经开包机开包后通过金属检测器检查并除去金属物，再通过开棉机将棉短绒开松、撕碎成絮状的小碎块，同时除去部分杂质，然后输送到除杂机进一步除去尘土、棉籽壳等外来混入的杂质； 2）预渗、洗涤和磨浆，经开棉、除杂处理后的棉短绒在旋风分离器中与碱液混合后进入第一螺旋输送机，经第一螺旋输送机混合、输送进入半浆机，对棉短绒进行混合、洗涤、疏解或切断，并除去部分杂质，然后由浆泵送入螺旋压榨输送机进行浓缩，成为浓度为6~10%的较均匀的物料，接着，浓度为6~10%的物料通过中浓浆泵立管、中浓浆泵输送依次进入第一中浓磨浆机、第二中浓磨浆机进行疏解、磨浆，接着经磨浆处理的物料进入第一双网脱水机，挤压浓缩成为浓度为30~35%的物料； 3）混合、加热，经第一双网脱水机浓缩的物料进入破碎螺旋输送机，破碎成为疏松的小浆块，并通过计量泵分别加入碱液和第一活化剂，然后进入双棍混合机，在双棍混合机中，物料与碱液、第一活化剂充分混合均匀，同时，在破碎螺旋输送机和双棍混合机中分别通入蒸汽，加热浆料到所需的温度，经双棍混合机混合后的浆料进入皮带输送机； 4）混合、反应，物料经皮带输送机进入高浓混合器的进料斗，然后进入高浓混合器，H2O2和第二活化剂分别由计量泵计量、输送进入高浓混合器，与物料充分、均匀混合、反应； 5）漂白，物料、H2O2、活化剂和碱液经高浓混合器混合后进入高浓漂白塔，进行棉短绒的漂白处理； 6）洗浆，物料在高浓漂白塔充分反应后，由其底部的卸料器卸料进入第二螺旋输送机，并加水稀释成为3~5%浓度的浆料，再输送到第二双网脱水机浓缩至30~35%的浓度，成为精制棉浆料。 [0010] 进一步地，步骤1）中，所述的棉短绒经开棉、除杂工段处理后所携带的外来机械性杂质含量小于4%。 [0011] 进一步地，步骤2）中，进入旋风分离器的碱液为NaOH溶液，浓度为2~5%，温度为40~80℃。 [0012] 进一步地，步骤3）中，所述破碎螺旋输送机和双棍混合机中分别通入蒸汽，使双棍混合机出口处的浆料温度达到75~95℃。 [0013] 进一步地，步骤3）中，所述破碎螺旋输送机分别加入碱液和第一活化剂，碱液加入量按质量计为棉短绒质量的4~8%，第一活化剂加入量按质量计为棉短绒质量的0.1~0.5%。 [0014] 进一步地，在步骤4）中，在高浓混合器中分别加入H2O2和第二活化剂，H2O2加入量按质量计为棉短绒质量的7~14%，第二活化剂加入量按质量计为棉短绒质量的0.1~0.5%。 [0015] 进一步地，在步骤5）中，所述的物料在高浓漂白塔中在常压下进行漂白反应，物料在高浓漂白塔内的停留时间为60~120 min，温度为75~95℃并维持温度稳定。 [0016] 另外，经螺旋压榨输送机和第一双网脱水机挤出的废水经过滤、补充添加碱液后可循环用于棉短绒的预渗、洗涤，循环利用，节能环保。 [0017] 本发明相对于现有技术具有如下的优点：1、本发明采用对棉短绒进行干法除杂，原料首先经过开棉机、除杂机、金属检测器的除杂处理，再经过碱液的渗透、洗涤、疏解、磨浆和浓缩，在漂白前较彻底地去除了棉短绒中所含的各种外来混入的机械性杂质；同时，在此过程中棉短绒得到均匀、充分的渗透、浸渍，棉短绒表面的部分蜡质、脂类等杂质在碱液的作用下溶解出来，大大减少了进入漂白工段的棉纤维杂质的含量。 [0018] 2、在中浓磨浆过程中，通过磨盘的疏解、磨浆作用，破坏了纤维的初生细胞壁，并使纤维产生适当的切断和润胀、分层等细纤维化作用，有利于碱液、H2O2等药品在纤维中均匀、充分的渗透，提高了化学药品的利用率，提高了漂白的效果。 [0019] 3、本发明采用的高浓混合器中设计有高速旋转的混合盘，对棉短绒和加入的碱液、H2O2等化学药品进行快速混合，使棉短绒和加入的碱液、H2O2、活化剂等化学药品得到快速、充分、均匀地混合。同时，在高浓条件下漂白提高了反应体系中药液的浓度，大大加快了传质速率，有利于加快漂白反应过程的速率，提高漂白的效果。 [0020] 4、本发明的漂白过程在常压、低温条件下进行，大大减少了蒸汽消耗量，降低了生产成本；同时大大减少了对纤维素的降解，有利于提高精制棉产品的粘度，提高制浆得率。 [0021] 5、本发明采用活化剂对棉纤维表面进行活化处理，有效提高了H2O2漂白的效果，同时减少了化学药品的消耗量。 [0022] 6、本发明因为备料过程净化效率高，进漂白前物料的杂质含量低，且制浆过程在中、高浓度和常压、低温条件下进行，大大减少了制浆废液的浓度和产生量，有效降低了废水处理的负荷，减少了对环境的污染。 [0024] 图1为本发明实施例的棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置结构示意图。 [0025] 图2为本发明实施例的棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的方法的工艺流程示意图。 具体实施方式[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例所表述的范围。 [0027] 实施例一如图1所示，棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的装置，包括开包机、金属检测器、开棉机、除杂机、旋风分离器、第一螺旋输送机、半浆机、安装疏解型磨盘的第一中浓磨浆机、安装磨浆型磨盘的第二中浓磨浆机、第一双网脱水机、破碎螺旋输送机、双棍混合机、皮带输送机、高浓混合器、高浓漂白塔、第二螺旋输送机、第二双网脱水机，其中棉短绒在所述的开包机、金属检测器和开棉机之间通过皮带输送机连接，在开棉机、除杂机和旋风分离器之间通过风送管道连接，旋风分离器出口与第一螺旋输送机的进料口连接，第一螺旋输送机的出料口与半浆机进料口连接； 所述的半浆机和第一中浓磨浆机之间依次设置有浆泵、螺旋压榨输送机、中浓浆泵立管和中浓浆泵；所述浆泵进料口与半浆机出料口连接，出料口与螺旋压榨输送机进料口连接；所述的中浓浆泵立管的进料口与螺旋压榨输送机出料口连接，其出料口与中浓浆泵进料口连接；所述的第一中浓磨浆机进料口与中浓浆泵出料口连接，其出浆口与第二中浓磨浆机进浆口连接，第二中浓磨浆机出浆口与第一双网脱水机的进料口连接； 所述的破碎螺旋输送机的进料口与第一双网脱水机的出料口连接，出料口与双棍混合机的进料口连接；所述的皮带输送机的进料端与双棍混合机的出料口连接，出料端与高浓混合器的进料口连接； 所述的破碎螺旋输送机设置有碱液和第一活化剂进口，并分别与碱液和第一活化剂计量泵连接，所述的破碎螺旋输送机、双棍混合机分别设置有蒸汽进口；所述的高浓混合器设置有H2O2和第二活化剂进口，并分别与H2O2和第二活化剂计量泵连接； 所述的高浓漂白塔的进料口与高浓混合器的出料口连接，出料口通过底部的卸料器与第二螺旋输送机的进料口连接；所述的第二螺旋输送机的出料口与第二双网脱水机的进料口连接。 [0028] 本实施例中，所述的皮带输送机设置有夹套蒸汽加热装置，所述夹套蒸汽加热装置通入蒸汽对输送的物料进行加热。 [0029] 本实施例中，所述高浓混合器中设置有高速旋转的混合盘，可实现对棉短绒和加入的碱液、H2O2等化学药品进行快速混合，使棉短绒和加入的碱液、H2O2、活化剂等化学药品得到快速、充分、均匀地混合，同时，在高浓条件下漂白提高了反应体系中药液的浓度，大大加快了传质速率，有利于加快漂白反应过程的速率，提高漂白的效果。 [0030] 实施例二如图2所示，棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的方法，采用Ⅲ类棉短绒为原料，包括以下步骤： 1）开棉、除杂，棉短绒经开包机开包后通过金属检测器检查并除去金属物，再通过开棉机将棉短绒开松、撕碎成絮状的小碎块，同时除去部分杂质，然后输送到除杂机进一步除去尘土、棉籽壳等外来混入的杂质；处理后棉短绒所携带的外来机械性杂质含量小于4%； 2）预渗、洗涤和磨浆，经开棉、除杂处理后的棉短绒在旋风分离器中与温度为40℃、质量浓度为5%的NaOH溶液混合后进入第一螺旋输送机，经第一螺旋输送机混合、输送进入半浆机，对棉短绒进行混合、洗涤、疏解或切断，并除去部分杂质，然后由浆泵送入螺旋压榨输送机进行浓缩，成为浓度为8.3%的较均匀的物料，接着，浓缩至浓度为8.3%的棉短绒通过中浓浆泵立管、中浓浆泵依次输送进入串联的第一中浓磨浆机、第二中浓磨浆机进行疏解、磨浆，然后进入第一双网脱水机，挤压浓缩成为浓度为33.7%的物料； 3）混合、加热，经第一双网脱水机浓缩的物料进入破碎螺旋输送机，破碎成为疏松的小浆块，并通过计量泵分别加入按质量计为棉短绒质量8%的NaOH溶液和按质量计为棉短绒质量0.3%的第一活化剂，然后进入双棍混合机，在双棍混合机中，物料与NaOH溶液、第一活化剂充分混合均匀，同时，在破碎螺旋输送机和双棍混合机中分别通入蒸汽，加热浆料到 90℃，接着浆料进入皮带输送机； 4）混合、反应，物料经皮带输送机进入高浓混合器的进料斗，然后进入高浓混合器，同时按质量计为棉短绒质量14%的H2O2和0.3%的第二活化剂分别由计量泵计量、输送进入高浓混合器，与物料充分、均匀混合、反应； 5）漂白，物料、H2O2、活化剂和碱液经高浓混合器混合后进入高浓漂白塔，进行棉短绒的漂白处理；物料在高浓漂白塔的停留时间为120 min，通入蒸汽使棉纤维浆料温度维持在 90℃并保持稳定； 6）洗浆，物料在高浓漂白塔充分反应后，由其底部的卸料器卸料进入第二螺旋输送机，并加水稀释成为5%浓度的浆料，再输送到第二双网脱水机浓缩至35%的浓度，成为精制棉浆料。 [0031] 经以上工艺方法制备得到的精制棉α-纤维素含量97.4%，白度86%ISO，产生的废水COD为12800 mg/L，BOD为4400 mg/L。 [0032] 实施例三如图2所示，棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的方法，采用Ⅲ类棉短绒为原料，包括以下步骤： 1）开棉、除杂，棉短绒经开包机开包后通过金属检测器检查并除去金属物，再通过开棉机将棉短绒开松、撕碎成絮状的小碎块，同时除去部分杂质，然后输送到除杂机进一步除去尘土、棉籽壳等外来混入的杂质；处理后棉短绒所携带的外来机械性杂质含量小于4%； 2）预渗、洗涤和磨浆，经开棉、除杂处理后的棉短绒在旋风分离器中与温度为80℃、质量浓度为2%的NaOH溶液混合后进入第一螺旋输送机，经第一螺旋输送机混合、输送进入半浆机，对棉短绒进行混合、洗涤、疏解或切断，并除去部分杂质，然后由浆泵送入螺旋压榨输送机进行浓缩，成为浓度为6%的较均匀的物料，接着，浓缩至浓度为6%的棉短绒通过中浓浆泵立管、中浓浆泵依次输送进入串联的第一中浓磨浆机、第二中浓磨浆机进行疏解、磨浆，然后进入第一双网脱水机，挤压浓缩成为浓度为30%的物料； 3）混合、加热，经第一双网脱水机浓缩的物料进入破碎螺旋输送机，破碎成为疏松的小浆块，并通过计量泵分别加入按质量计为棉短绒质量4%的NaOH溶液和按质量计为棉短绒质量0.5%的第一活化剂，然后进入双棍混合机，在双棍混合机中，物料与NaOH溶液、第一活化剂充分混合均匀，同时，在破碎螺旋输送机和双棍混合机中分别通入蒸汽，加热浆料到 75℃，接着浆料进入皮带输送机； 4）混合、反应，物料经皮带输送机进入高浓混合器的进料斗，然后进入高浓混合器，同时按质量计为棉短绒质量7%的H2O2和0.5%的第二活化剂分别由计量泵计量、输送进入高浓混合器，与物料充分、均匀混合、反应； 5）漂白，物料、H2O2、活化剂和碱液经高浓混合器混合后进入高浓漂白塔，进行棉短绒的漂白处理；物料在高浓漂白塔的停留时间为60 min，通入蒸汽使棉纤维浆料温度维持在 75℃并保持稳定。 [0033] 6）洗浆，物料在高浓漂白塔充分反应后，由其底部的卸料器卸料进入第二螺旋输送机，并加水稀释成为3%浓度的浆料，再输送到第二双网脱水机浓缩至30%的浓度，成为精制棉浆料。 [0034] 经以上工艺方法制备得到的精制棉α-纤维素含量95.2%，白度77%ISO，产生的废水COD为8900 mg/L，BOD为3500 mg/L。 [0035] 实施例四如图2所示，棉短绒高浓过氧化氢漂白制备精制棉的方法，采用Ⅲ类棉短绒为原料，包括以下步骤： 1）开棉、除杂，棉短绒经开包机开包后通过金属检测器检查并除去金属物，再通过开棉机将棉短绒开松、撕碎成絮状的小碎块，同时除去部分杂质，然后输送到除杂机进一步除去尘土、棉籽壳等外来混入的杂质；处理后棉短绒所携带的外来机械性杂质含量小于4%； 2）预渗、洗涤和磨浆，经开棉、除杂处理后的棉短绒在旋风分离器中与温度为60℃、质量浓度为4%的NaOH溶液混合后进入第一螺旋输送机，经第一螺旋输送机混合、输送进入半浆机，对棉短绒进行混合、洗涤、疏解或切断，并除去部分杂质，然后由浆泵送入螺旋压榨输送机进行浓缩，成为浓度为10%的较均匀的物料，接着，浓缩至浓度为10%的棉短绒通过中浓浆泵立管、中浓浆泵依次输送进入串联的第一中浓磨浆机、第二中浓磨浆机进行疏解、磨浆，然后进入第一双网脱水机，挤压浓缩成为浓度为35%的物料； 3）混合、加热，经第一双网脱水机浓缩的物料进入破碎螺旋输送机，破碎成为疏松的小浆块，并通过计量泵分别加入按质量计为棉短绒质量6%的NaOH溶液和按质量计为棉短绒质量0.1%的第一活化剂，然后进入双棍混合机，在双棍混合机中，物料与NaOH溶液、第一活化剂充分混合均匀，同时，在破碎螺旋输送机和双棍混合机中分别通入蒸汽，加热浆料到 95℃，接着浆料进入皮带输送机； 4）混合、反应，物料经皮带输送机进入高浓混合器的进料斗，然后进入高浓混合器，同时按质量计为棉短绒质量12%的H2O2和0.1%的第二活化剂分别由计量泵计量、输送进入高浓混合器，与物料充分、均匀混合、反应； 5）漂白，物料、H2O2、活化剂和碱液经高浓混合器混合后进入高浓漂白塔，进行棉短绒的漂白处理；物料在高浓漂白塔的停留时间为100 min，通入蒸汽使棉纤维浆料温度维持在 95℃并保持稳定。 [0036] 6）洗浆，物料在高浓漂白塔充分反应后，由其底部的卸料器卸料进入第二螺旋输送机，并加水稀释成为4.5%浓度的浆料，再输送到第二双网脱水机浓缩至35%的浓度，成为精制棉浆料。 [0037] 经以上工艺方法制备得到的精制棉的α-纤维素含量96.7%，白度84%ISO，产生的废水COD为11500 mg/L，BOD为4300 mg/L。 |
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