[精选]第七章漂白设备8549.pptx

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1、制浆造纸设备制浆造纸设备第七章第七章 漂白设备漂白设备n n第一节第一节 概述概述n n方法可分为两大类：方法可分为两大类：n n一类是使用漂白剂，通过氧化作用使木素溶出以一类是使用漂白剂，通过氧化作用使木素溶出以实现漂白的目的，常用的漂白剂有漂白粉、氯、实现漂白的目的，常用的漂白剂有漂白粉、氯、次氯酸盐、二氧化氯、氧、臭氧、过氧化氢等，次氯酸盐、二氧化氯、氧、臭氧、过氧化氢等，当对纸浆白度要求较高时，就采取这种方法；当对纸浆白度要求较高时，就采取这种方法；n n另一类漂白是保留而不是溶出木素，仅使发色基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，并保持了纸团脱色

2、，这种方法漂白的损失很小，并保持了纸浆的特性，一般用于高得率浆的漂白，常用的漂浆的特性，一般用于高得率浆的漂白，常用的漂白剂有过氧化氢、连二亚硫酸盐等。白剂有过氧化氢、连二亚硫酸盐等。n n其中过氧化氢既能改变木素的发色基团而作为其中过氧化氢既能改变木素的发色基团而作为“表面漂白剂表面漂白剂”，也能脱木素而作为氧化漂白剂。，也能脱木素而作为氧化漂白剂。n n一、漂白过程的段与序一、漂白过程的段与序n n纸浆漂白的过程因制浆原料、制浆方法、采用的纸浆漂白的过程因制浆原料、制浆方法、采用的漂白剂和对纸浆白度的要求不同而可有不同的流漂白剂和对纸浆白度的要求不同而可有不同的流程和漂白段顺序。程和漂白段

3、顺序。n n二、漂白段的基本配备二、漂白段的基本配备n n各种漂白段的配备基本上都是由洗涤浓缩设备、各种漂白段的配备基本上都是由洗涤浓缩设备、纸浆输送设备、纸浆与漂白剂及助剂的混合设备、纸浆输送设备、纸浆与漂白剂及助剂的混合设备、漂白反应塔、漂白剂制备系统等组成，这些设备漂白反应塔、漂白剂制备系统等组成，这些设备同漂白段中的纸浆浓度有关。同漂白段中的纸浆浓度有关。n n就某段漂白或整条漂白生产线来说，漂白可以在就某段漂白或整条漂白生产线来说，漂白可以在低、中、高三种不同的纸浆浓度下进行。低、中、高三种不同的纸浆浓度下进行。n n从目前工程实例看，通常认为纸浆浓度从目前工程实例看，通常认为纸浆浓

4、度n n3.56%时为低浓漂白，时为低浓漂白，n n715%时为中浓漂白，时为中浓漂白，n n2530%时就为高浓漂白。时就为高浓漂白。n n 三、纸浆漂白技术的发展三、纸浆漂白技术的发展n n传统的低浓纸浆氯漂白，漂白剂为元素氯或含氯传统的低浓纸浆氯漂白，漂白剂为元素氯或含氯化合物，所以排放的废液对环境产生严重污染。化合物，所以排放的废液对环境产生严重污染。n n虽然可通过逆流洗涤循环使用而减少废液量，但虽然可通过逆流洗涤循环使用而减少废液量，但漂白污染负荷没有减少，始终是制浆造纸厂的严漂白污染负荷没有减少，始终是制浆造纸厂的严重污染源。重污染源。n n纸浆在低浓条件下纸浆在低浓条件下CEH

5、三段漂白，排出废水中三段漂白，排出废水中含有大量可吸附的有机卤化物（含有大量可吸附的有机卤化物（AOX）。）。n n我国也在我国也在2001年年1月月1日起执行的造纸工业废水污日起执行的造纸工业废水污染物排放标准中，把染物排放标准中，把AOX限量排放作为参考指标，限量排放作为参考指标，并将过渡为控制指标，说明我国已开始注意到并将过渡为控制指标，说明我国已开始注意到AOX的危害。的危害。n n现代漂白技术，尽量取消低浓条件下漂白，实现现代漂白技术，尽量取消低浓条件下漂白，实现中浓或高浓纸浆漂白，实现少氯或无氯漂白，工中浓或高浓纸浆漂白，实现少氯或无氯漂白，工业界称为业界称为ECF或或TCF漂白，

6、这样可减少用水量，漂白，这样可减少用水量，减少漂白剂和助剂的消耗，简化流程，节能降污，减少漂白剂和助剂的消耗，简化流程，节能降污，大幅度减少大幅度减少AOX的排放量。的排放量。n n纸浆在中高浓条件下进行少氯漂白，就是无元素纸浆在中高浓条件下进行少氯漂白，就是无元素氯漂白，如氯漂白，如ODEoD,ODEoPDD等漂白顺序均属等漂白顺序均属于无元素氯漂白；于无元素氯漂白；n n纸浆在中高浓条件下进行无氯漂白，就是采用不纸浆在中高浓条件下进行无氯漂白，就是采用不污染环境的漂白剂漂白纸浆，如污染环境的漂白剂漂白纸浆，如O、P、Z等漂白等漂白段以及由它们组成的漂白顺序均属于无氯漂白。段以及由它们组成的

7、漂白顺序均属于无氯漂白。n n有资料报道，有资料报道，CEH传统三段漂白生产每吨风干传统三段漂白生产每吨风干浆将排放浆将排放4.58kg的的AOX，对用氯量较多的制浆，对用氯量较多的制浆厂，其排放的厂，其排放的AOX量会更高。量会更高。n n在我国推广中高浓纸浆少氯或无氯漂白是今后我在我国推广中高浓纸浆少氯或无氯漂白是今后我国造纸工业的重要措施。国造纸工业的重要措施。n n第二节第二节 CEH传统三段漂白设备传统三段漂白设备n nCEH三段漂白程序对易漂纸浆，在保证纸浆强三段漂白程序对易漂纸浆，在保证纸浆强度及其他品质条件下，白度可达度及其他品质条件下，白度可达80以上。以上。n n更高的白度

8、或针对特殊的浆种，可多至更高的白度或针对特殊的浆种，可多至47段的段的多段漂白，如表多段漂白，如表7-2所列的所列的CEHH、CEHED、CEHEDH等漂白顺序，均属多段含氯漂白。等漂白顺序，均属多段含氯漂白。n n一、漂白流程及所需设备一、漂白流程及所需设备n n（一）漂白流程（一）漂白流程n n目前通过改进，低浓流程中的碱处理和次氯酸盐目前通过改进，低浓流程中的碱处理和次氯酸盐漂白可采用在中浓条件下进行，这样整个多段漂漂白可采用在中浓条件下进行，这样整个多段漂白流程及设备就有所变化。白流程及设备就有所变化。n n碱处理塔及漂白塔均采用降流塔，纸浆经碱处理碱处理塔及漂白塔均采用降流塔，纸浆经

9、碱处理和漂白后，在碱处理塔和漂白塔底部要加液体稀和漂白后，在碱处理塔和漂白塔底部要加液体稀释，并增设搅拌器混合均匀后由低浓浆泵抽出。释，并增设搅拌器混合均匀后由低浓浆泵抽出。n n（二）所需漂白设备（二）所需漂白设备n n浆泵、混合器、氯化塔、碱处理塔（低浓或中浓）浆泵、混合器、氯化塔、碱处理塔（低浓或中浓）、次氯酸盐漂白塔（低浓或中浓）、推进器（作、次氯酸盐漂白塔（低浓或中浓）、推进器（作搅拌器用）、针形阀和洗涤浓缩设备。搅拌器用）、针形阀和洗涤浓缩设备。二、二、氯氯化化段段及及氯氯化化塔塔n n三、三、碱碱处处理理段段及及碱碱处处理理塔塔n n四、四、次次氯氯酸酸盐盐漂漂白白段段及及漂漂白

10、白塔塔n n 五、混合设备五、混合设备n n混合设备是混合设备是CEH三段漂白的关键设备，漂白剂三段漂白的关键设备，漂白剂与纸浆混合得均匀与否，将直接影响纸浆的漂白与纸浆混合得均匀与否，将直接影响纸浆的漂白质量。质量。n n特别是氯化反应速度很快，因此要求混合强度高，特别是氯化反应速度很快，因此要求混合强度高，必须在短时间内迅速完成纸浆与漂白剂的均匀混必须在短时间内迅速完成纸浆与漂白剂的均匀混合。合。n nE段及段及H段也有的是在段也有的是在815%的中浓度下进行漂的中浓度下进行漂白的，即使是白的，即使是46段的多段漂白，除氯化段之外段的多段漂白，除氯化段之外均可以采用中浓处理或漂白，因此其纸

11、浆与漂白均可以采用中浓处理或漂白，因此其纸浆与漂白剂及其他化学药剂的混合除采用单辊或双辊混合剂及其他化学药剂的混合除采用单辊或双辊混合器外，还可采用现代混合设备，即中浓浆泵配用器外，还可采用现代混合设备，即中浓浆泵配用中浓高剪切混合器。中浓高剪切混合器。n n（一）传统浆氯（一）传统浆氯混合器混合器n n早期的浆氯混合早期的浆氯混合器大都是机械搅器大都是机械搅拌式的，其电耗、拌式的，其电耗、造价、占地面积造价、占地面积及维修工作量均及维修工作量均较大，目前多选较大，目前多选用静态浆氯馄合用静态浆氯馄合器。器。n n1螺旋桨式浆氯螺旋桨式浆氯混合器混合器n n2.费斯开林浆氯混合器费斯开林浆氯混

12、合器n n 3静态浆氯混合器静态浆氯混合器n n图图7-13氯水分散器示意图了基本匀质的氯水混合氯水分散器示意图了基本匀质的氯水混合物。氯水混合物与纸浆一起通过静态浆氯混合器，物。氯水混合物与纸浆一起通过静态浆氯混合器，可促进氯化反应和提高反应的均匀度。可促进氯化反应和提高反应的均匀度。n n（二）双辊混合器和单辊混合器（二）双辊混合器和单辊混合器n n 双辊混合器如图双辊混合器如图7-14所示，可用于碱处理段和所示，可用于碱处理段和次氯酸盐漂白段的化学药液与纸浆的混合。次氯酸盐漂白段的化学药液与纸浆的混合。n n视化学药液的性质而采取防腐措施。还装有蒸汽视化学药液的性质而采取防腐措施。还装有

13、蒸汽加热管，在运作过程中同时通汽加热，以提高纸加热管，在运作过程中同时通汽加热，以提高纸浆的温度使之符合漂白工艺的要求。浆的温度使之符合漂白工艺的要求。n n除双辊混合器外，还有单辊混合器，在结构上除除双辊混合器外，还有单辊混合器，在结构上除把两根搅拌辊改为一根搅拌辊外，其他没有区别。把两根搅拌辊改为一根搅拌辊外，其他没有区别。单辊混合器能力较小，混合效果也不如双辊混合单辊混合器能力较小，混合效果也不如双辊混合器。器。n n六、次氯酸盐漂液的制备简介六、次氯酸盐漂液的制备简介n n用间歇法制备次氯酸钙漂液简单流程如下：用间歇法制备次氯酸钙漂液简单流程如下：n n连续制备次氯酸盐漂液设备主要用于

14、大、中型制连续制备次氯酸盐漂液设备主要用于大、中型制浆造纸厂。浆造纸厂。n n第三节第三节 中高浓纸浆氧漂白设备中高浓纸浆氧漂白设备n n纸浆在中浓条件下用氧作为漂白剂进行漂白，具纸浆在中浓条件下用氧作为漂白剂进行漂白，具有如下的优点：有如下的优点：n n(1)(1)由于氧作为对环境友好的漂白剂，漂白后所由于氧作为对环境友好的漂白剂，漂白后所产生的废液污染小，氧漂白也称为无（少）污染产生的废液污染小，氧漂白也称为无（少）污染漂白。漂白。n n(2)(2)漂白剂费用低，由于制氧所耗电力比制造次漂白剂费用低，由于制氧所耗电力比制造次氯酸盐和二氧化氯所耗电力要低得多，特别对电氯酸盐和二氧化氯所耗电力

15、要低得多，特别对电费昂贵的国家和地区，以氧作为漂白剂就显得更费昂贵的国家和地区，以氧作为漂白剂就显得更为便宜。为便宜。n n(3)(3)漂白后纸浆返色少，强度也与传统多段漂白漂白后纸浆返色少，强度也与传统多段漂白浆一样。浆一样。n n由于氧漂白的基本原理是利用分子氧的强氧化剂由于氧漂白的基本原理是利用分子氧的强氧化剂作用并在碱性介质中对纸浆中木素进行氧化降解作用并在碱性介质中对纸浆中木素进行氧化降解而溶出木素，因此，在工程上常称为氧脱木素，而溶出木素，因此，在工程上常称为氧脱木素，设置在蒸煮工段之后。氧脱木素技术已经成为生设置在蒸煮工段之后。氧脱木素技术已经成为生产高白度漂白化学浆的必须工序。

16、漂白后纸浆返产高白度漂白化学浆的必须工序。漂白后纸浆返色少，强度也与传统多段漂白浆一样。色少，强度也与传统多段漂白浆一样。n n目前，多数国家使用氧漂白的目的，在于降低漂目前，多数国家使用氧漂白的目的，在于降低漂白的废液对环境污染负荷。经氧漂白（或氧脱木白的废液对环境污染负荷。经氧漂白（或氧脱木素）后的纸浆，再用其他漂白剂进行漂白，与传素）后的纸浆，再用其他漂白剂进行漂白，与传统统CEH多段漂白比较，其废液中多段漂白比较，其废液中BOD可减少可减少3040%，COD可减少可减少4050，色度降低，色度降低6075，而且废液不含毒性物质，而且废液不含毒性物质，AOX大幅度减少，大幅度减少，符合国

17、家环保要求。符合国家环保要求。n n纸浆可以在低浓、中浓或高浓条件下进行氧漂白，纸浆可以在低浓、中浓或高浓条件下进行氧漂白，但在低浓下进行氧漂白时，占用的设备容积较大，但在低浓下进行氧漂白时，占用的设备容积较大，且用氧量也较大，漂白效率低；且用氧量也较大，漂白效率低；n n在高浓条件下进行氧漂白，存在氧与纸浆的混合在高浓条件下进行氧漂白，存在氧与纸浆的混合问题，进行搅拌混合动力耗费过大，也存在容易问题，进行搅拌混合动力耗费过大，也存在容易氧化燃烧的隐患。氧化燃烧的隐患。n n近些年来，在工程实际中纸浆均在中浓条件下进近些年来，在工程实际中纸浆均在中浓条件下进行氧漂白。中高浓纸浆氧漂白段同样标记

18、为行氧漂白。中高浓纸浆氧漂白段同样标记为O，属无氯漂白。属无氯漂白。n n一、中浓纸浆氧漂白的流程及所需设备一、中浓纸浆氧漂白的流程及所需设备n n图图7-16所示的是中浓纸浆氧漂白段流程的一种形所示的是中浓纸浆氧漂白段流程的一种形式。式。n n由于氧漂白是带压漂白，故纸浆可在塔顶喷放排由于氧漂白是带压漂白，故纸浆可在塔顶喷放排出进入喷放塔，或在塔顶经稀释水稀释成为低浓出进入喷放塔，或在塔顶经稀释水稀释成为低浓度后喷放入贮浆塔，再泵送去洗涤。度后喷放入贮浆塔，再泵送去洗涤。n n所需的设备有：洗涤浓缩机，蒸汽混合器，中浓所需的设备有：洗涤浓缩机，蒸汽混合器，中浓浆泵，中浓高剪切混合器，氧漂白塔

19、，喷放塔。浆泵，中浓高剪切混合器，氧漂白塔，喷放塔。n n图图7-17所示另一种形式，常称为双氧漂白塔流程，所示另一种形式，常称为双氧漂白塔流程，纸浆在中浓条件下经在第一氧漂白塔漂白后，由纸浆在中浓条件下经在第一氧漂白塔漂白后，由于压力的推动，从塔顶排出并进入第二中浓高剪于压力的推动，从塔顶排出并进入第二中浓高剪切混合器，与氧及补充的蒸汽混合后从第二氧漂切混合器，与氧及补充的蒸汽混合后从第二氧漂白塔底部进浆口进入第二漂白塔，再从塔顶带压白塔底部进浆口进入第二漂白塔，再从塔顶带压喷放入喷放塔，经稀释后由安装于喷放塔底部的喷放入喷放塔，经稀释后由安装于喷放塔底部的浆泵抽送去洗涤。浆泵抽送去洗涤。n

20、 n与第一种流程相比，氧脱木素可达到与第一种流程相比，氧脱木素可达到50以上，以上，这一漂白流程可大幅度提高氧脱木素率，资料报这一漂白流程可大幅度提高氧脱木素率，资料报道，可达到道，可达到5055，但这种氧漂白技术，不管，但这种氧漂白技术，不管从工艺到设备，都具有更高的技术性；从工艺到设备，都具有更高的技术性；n n对中浓浆泵，中浓高剪切混合器及氧漂白塔等装对中浓浆泵，中浓高剪切混合器及氧漂白塔等装备的技术指标要求很高。备的技术指标要求很高。n n二、氧漂白塔二、氧漂白塔n n（一）氧漂白塔基本结构（一）氧漂白塔基本结构n n中浓氧漂白塔为带压的升流式漂白塔，图中浓氧漂白塔为带压的升流式漂白塔

21、，图7-18显显示了用于氧漂白的升流塔内部结构情况。从图中示了用于氧漂白的升流塔内部结构情况。从图中可以看出，氧漂白塔除塔体以外，还在塔底安装可以看出，氧漂白塔除塔体以外，还在塔底安装有纸浆分散器，在塔顶安装卸料器以及喷浆管。有纸浆分散器，在塔顶安装卸料器以及喷浆管。n n（二）塔顶带压卸料器（二）塔顶带压卸料器n n如图如图7-19所示。所示。n n(a)为卡米尔公司的产品，是为卡米尔公司的产品，是一个耙形回转件，在耙形回一个耙形回转件，在耙形回转件回转过程中，就把塔顶转件回转过程中，就把塔顶周围纸浆刮入塔中心区域，周围纸浆刮入塔中心区域，并从塔顶排浆口喷出；并从塔顶排浆口喷出；n n（b

22、b）为桑斯为桑斯迪费勃莱特公迪费勃莱特公司的产品，是一个具有伞形司的产品，是一个具有伞形刮板的刮料器，在伞形刮板刮板的刮料器，在伞形刮板旋转过程中，把纸浆从塔周旋转过程中，把纸浆从塔周围刮入塔中心区域，并从塔围刮入塔中心区域，并从塔顶轴心排浆口喷出。顶轴心排浆口喷出。n n这两种卸料器都会引起一定的这两种卸料器都会引起一定的压力降，增加了中浓浆泵的负压力降，增加了中浓浆泵的负载。载。n n（三）纸浆分配器（三）纸浆分配器n n安装于塔底的纸浆分散器也有安装于塔底的纸浆分散器也有多种型式，主要为下面两种结多种型式，主要为下面两种结构型式。构型式。n n1转盘式纸浆分配器转盘式纸浆分配器n n这种

23、纸浆分配器的结构如图这种纸浆分配器的结构如图7-20所示。所示。n n纸浆进入塔底后，由于塔底转盘的回转，就把纸纸浆进入塔底后，由于塔底转盘的回转，就把纸浆通过转盘与塔底所形成的锥形通道均匀分布于浆通过转盘与塔底所形成的锥形通道均匀分布于塔底四周，保证纸浆在塔横截面上具有一致的升塔底四周，保证纸浆在塔横截面上具有一致的升流速度。流速度。n n2旋转臂式纸浆分配器旋转臂式纸浆分配器n n这种纸浆分配器如图这种纸浆分配器如图7-21所示。纸浆进入塔底后所示。纸浆进入塔底后就被送入旋转臂，旋转臂在不断旋转同时就把纸就被送入旋转臂，旋转臂在不断旋转同时就把纸浆输送到塔底四周，同时也保证纸浆在塔内具有浆

24、输送到塔底四周，同时也保证纸浆在塔内具有一致的升流速度。因此也可把旋转臂称为纸浆分一致的升流速度。因此也可把旋转臂称为纸浆分配臂。配臂。n n三、中浓混合器三、中浓混合器n n（一）气液质量传递（一）气液质量传递n n由于中浓纸浆纤维细胞腔和细胞壁中含有由于中浓纸浆纤维细胞腔和细胞壁中含有40以以上的水分，氧气在与纤维接触之前，必须经过一上的水分，氧气在与纤维接触之前，必须经过一个气液质量传递过程，氧气先溶于纤维表层的水个气液质量传递过程，氧气先溶于纤维表层的水中，然后通过中浓混合器的作用，与纤维细胞腔中，然后通过中浓混合器的作用，与纤维细胞腔和吸附于细胞壁的水进行快速的交换，氧气又溶和吸附于

25、细胞壁的水进行快速的交换，氧气又溶于交换出来的水中，重复循环，直到纤维完全被于交换出来的水中，重复循环，直到纤维完全被溶于水中的氧包围为止。溶于水中的氧包围为止。n n（二）对在高剪切作用下介质的湍流强度要求更（二）对在高剪切作用下介质的湍流强度要求更高高n n氧气泡的大小直接影响到扩散速率，氧气泡越小，氧气泡的大小直接影响到扩散速率，氧气泡越小，越有利于扩散，有利于混合。越有利于扩散，有利于混合。n n但要实现更小体积的氧气泡，主要决定于气、液、但要实现更小体积的氧气泡，主要决定于气、液、固三相的湍动程度，从而也取决于中浓混合器所固三相的湍动程度，从而也取决于中浓混合器所产生的剪切应力。产生

26、的剪切应力。n n（三）满足带压混合的要求（三）满足带压混合的要求n n用于氧漂白的中浓混合器是在压力场中工作，所用于氧漂白的中浓混合器是在压力场中工作，所有机件要满足压力条件的要求，特别是密封件。有机件要满足压力条件的要求，特别是密封件。n n目前中浓氧漂白生产上较多使用卡米尔目前中浓氧漂白生产上较多使用卡米尔MX中浓中浓混合器，及奥斯龙混合器，及奥斯龙AHLMIX中浓混合器。中浓混合器。n n目前市面上销售的华南理工大学造纸与污染控制目前市面上销售的华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心生产的中浓高剪切混合器，有国家工程研究中心生产的中浓高剪切混合器，有50t、loot、150t、20

27、0t等多种规格，混合效果也等多种规格，混合效果也很好，也可用于中浓氧漂白。价格仅为进口设备很好，也可用于中浓氧漂白。价格仅为进口设备的的1/3。n n 四、氧漂白塔的强度设计计算四、氧漂白塔的强度设计计算n n中浓纸浆氧漂白是在一定压力下进行的，工艺上中浓纸浆氧漂白是在一定压力下进行的，工艺上一般要求塔顶表压力在一般要求塔顶表压力在0.4MPa以上，因此氧漂白以上，因此氧漂白塔就属于压力容器。塔就属于压力容器。n n在设计氧漂白塔时，除了工艺设计以外，还要进在设计氧漂白塔时，除了工艺设计以外，还要进行强度设计计算，以保证氧漂白塔在运行时具有行强度设计计算，以保证氧漂白塔在运行时具有可靠性和安全

28、性。可靠性和安全性。n n氧漂白塔在强度设计计算中，主要是圆筒体部分氧漂白塔在强度设计计算中，主要是圆筒体部分的壁厚计算。的壁厚计算。n n本段主要讨论内压圆筒的强度计算问题。本段主要讨论内压圆筒的强度计算问题。n n如读者希望了解有关更详细的内容，可参考压如读者希望了解有关更详细的内容，可参考压力容器及化工机械手册等教材及著作。力容器及化工机械手册等教材及著作。n n（一）运用第一强度理论计算氧漂白塔塔体部分（一）运用第一强度理论计算氧漂白塔塔体部分壁厚壁厚n n 可把氧漂白塔塔体部分看为内压圆筒体。根据可把氧漂白塔塔体部分看为内压圆筒体。根据第一强度理论，内压圆筒体的强度条件为：第一强度理

29、论，内压圆筒体的强度条件为：(7-5)n n若考虑到介质对圆筒的腐蚀作用，以及钢板厚度若考虑到介质对圆筒的腐蚀作用，以及钢板厚度的不均匀和制造过程中的损耗等原因，在最后确的不均匀和制造过程中的损耗等原因，在最后确定所计算的壁厚时，要增加一壁厚附加量定所计算的壁厚时，要增加一壁厚附加量C。n n（二）运用第四强度理论计算中氧漂白塔圆筒体（二）运用第四强度理论计算中氧漂白塔圆筒体部分壁厚部分壁厚n n 如根据第四强度理论，圆筒体的强度条件为：如根据第四强度理论，圆筒体的强度条件为：(7-7)n n在工程设计中，目前常用式在工程设计中，目前常用式(7-5)进行设计计算，进行设计计算，也就是说采用第一

30、强度理论推出的设计公式。也就是说采用第一强度理论推出的设计公式。n n 在工程实际中，已知圆筒体容器的壁厚、材料在工程实际中，已知圆筒体容器的壁厚、材料及内径，求最大允许工作压力时，就可从式（及内径，求最大允许工作压力时，就可从式（7-5）得：）得：n n同样，通过式同样，通过式(7-7)也可以得出最大允许工作压也可以得出最大允许工作压力，此时设计压力为：力，此时设计压力为：n n式式(7-7)只适用于塑性材料的内压圆筒容器的设只适用于塑性材料的内压圆筒容器的设计。计。n n（三）设计公式中各参数的确定（三）设计公式中各参数的确定n n 1设计压力设计压力n n最大允许工作压力是指压力容器在工

31、作过程中可最大允许工作压力是指压力容器在工作过程中可能产生的最高表压力，由工艺过程的技术指标确能产生的最高表压力，由工艺过程的技术指标确定，那么，一般设计压力定，那么，一般设计压力p就取略高于最大允许就取略高于最大允许工作压力。工作压力。n n如氧漂白塔使用了安全阀，就取设计压力为最大如氧漂白塔使用了安全阀，就取设计压力为最大工作压力的工作压力的1.051.10倍。倍。n n对一般反应容器，当操作压力由于化学反应等原对一般反应容器，当操作压力由于化学反应等原因会突然上升时，按其升压速度的快慢，取最大因会突然上升时，按其升压速度的快慢，取最大允许工作压力的允许工作压力的1.151.30倍作为设计

32、压力。倍作为设计压力。n n 2设计温度设计温度n n温度在计算公式中没有直接反映出来，但它对选温度在计算公式中没有直接反映出来，但它对选择材料及选取许用压力有直接关系。择材料及选取许用压力有直接关系。n n设计温度一般取压力容器工作过程中，在相应的设计温度一般取压力容器工作过程中，在相应的设计压力下容器壁可能达到的最高或最低的温度，设计压力下容器壁可能达到的最高或最低的温度，而且只有在而且只有在-20以下时，设计温度才取最低温以下时，设计温度才取最低温度。度。n n3许用应力许用应力n n在设计温度下的许用应力值，可以根据不同材料在设计温度下的许用应力值，可以根据不同材料查有关资料。查有关资

33、料。n n是按材料各项强度数据分别除以相应的安全系数，是按材料各项强度数据分别除以相应的安全系数，取其中的最小值，即取下式中的最小值：取其中的最小值，即取下式中的最小值：n n4焊缝系数焊缝系数n n设计计算中所取焊缝系数的大小，主要是根据压设计计算中所取焊缝系数的大小，主要是根据压力容器受压部分的焊缝位置、焊接接头和焊缝的力容器受压部分的焊缝位置、焊接接头和焊缝的无损探伤检验要求而定的。无损探伤检验要求而定的。n n5厚度附加量厚度附加量Cn n厚度附加量按下式确定：厚度附加量按下式确定：n n CC1C2（7-11）n n式中式中n nC1钢板厚度负偏差，钢板厚度负偏差，mm，可从有关手册

34、中查，可从有关手册中查到到n nC2腐蚀裕量，腐蚀裕量，mm，根据介质的腐蚀性和容器，根据介质的腐蚀性和容器的使用寿命决定。的使用寿命决定。n n对于碳素钢和低合金钢，取对于碳素钢和低合金钢，取C2不小于不小于1mm；对不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取对不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取C20n n五、高浓纸浆氧漂白五、高浓纸浆氧漂白n n纸浆在高浓度条件下，用不含氯漂白剂如氧、过纸浆在高浓度条件下，用不含氯漂白剂如氧、过氧化氢及臭氧进行漂白，就分别为高浓纸浆氧漂氧化氢及臭氧进行漂白，就分别为高浓纸浆氧漂白、高浓纸浆过氧化氢漂白及高浓纸浆臭氧漂白。白、高浓纸浆过氧化氢漂白及高浓纸浆臭氧漂白。目前

35、工程上应用得多的是高浓纸浆过氧化氢漂白目前工程上应用得多的是高浓纸浆过氧化氢漂白及高浓纸浆臭氧漂白。及高浓纸浆臭氧漂白。n n对高浓纸浆氧漂白，虽已逐步被中浓纸浆氧漂白对高浓纸浆氧漂白，虽已逐步被中浓纸浆氧漂白替代，但在国际上还有些制浆厂仍采用高浓氧漂替代，但在国际上还有些制浆厂仍采用高浓氧漂白技术。白技术。n n由于氧漂白是带压漂白，漂白塔顶部的压力常在由于氧漂白是带压漂白，漂白塔顶部的压力常在0.40.6MPa范围，因此高浓纸浆氧漂白流程及范围，因此高浓纸浆氧漂白流程及设备与其他两种高浓漂白设备相比，就具有一定设备与其他两种高浓漂白设备相比，就具有一定的特点。的特点。n n（一）高浓纸浆氧

36、（一）高浓纸浆氧漂白流程漂白流程n n图图7-23表示了高浓表示了高浓纸浆氧漂白流程。纸浆氧漂白流程。n n（二）漂白塔内结（二）漂白塔内结构构n n由于纸浆与氧的混由于纸浆与氧的混合是靠在塔内的对合是靠在塔内的对流混合，所以为了流混合，所以为了实现更充分混合，实现更充分混合，高浓纸浆氧漂白的高浓纸浆氧漂白的漂白塔与其他漂白漂白塔与其他漂白的漂白塔相比就有的漂白塔相比就有特殊的结构。特殊的结构。n n例如卡米尔型高浓氧漂白塔，就在其塔内反应区例如卡米尔型高浓氧漂白塔，就在其塔内反应区内设有内设有12条装在塔壁上的分段的轴向隔板，把塔条装在塔壁上的分段的轴向隔板，把塔内面积分割成内面积分割成12

37、条扇形空间，在隔板条的间断处，条扇形空间，在隔板条的间断处，有若干块安装在中心轴上的圆盘，每块圆盘都有有若干块安装在中心轴上的圆盘，每块圆盘都有一个相应于扇形空间截面大小及形状的缺口，而一个相应于扇形空间截面大小及形状的缺口，而且每块圆盘上的缺口都是相互错开的。当中心轴且每块圆盘上的缺口都是相互错开的。当中心轴转动带动圆盘时，圆盘上的缺口就逐一与上面的转动带动圆盘时，圆盘上的缺口就逐一与上面的扇形空间对接使每个圆盘上方的扇形空间对接使每个圆盘上方的12个扇形空间内个扇形空间内的高浓纸浆逐一通过圆盘缺口，逐渐地下降。的高浓纸浆逐一通过圆盘缺口，逐渐地下降。n n这样纸浆就同氧气能充分地进行反应，

38、使漂白塔这样纸浆就同氧气能充分地进行反应，使漂白塔需要的反应时间缩短。需要的反应时间缩短。n n（三）漂白塔的塔顶装置（三）漂白塔的塔顶装置n n高浓纸浆氧漂白塔的塔顶装置如图高浓纸浆氧漂白塔的塔顶装置如图7-24所示。所示。n n松散器有多种形式，根据与中浓高剪切混合器一松散器有多种形式，根据与中浓高剪切混合器一样的原理，采用了类似的结构。样的原理，采用了类似的结构。n n（四）漂白塔的底（四）漂白塔的底部稀释区部稀释区n n 高浓纸浆氧漂白高浓纸浆氧漂白塔底部稀释区的结塔底部稀释区的结构形式如图构形式如图7-25所所示，氧气进口设在示，氧气进口设在高浓卸料器上方，高浓卸料器上方，纸浆被高浓

39、卸料器纸浆被高浓卸料器卸下后就掉进稀释卸下后就掉进稀释区域，在循环推进区域，在循环推进器作用下，与稀释器作用下，与稀释液混合稀释，经排液混合稀释，经排浆口排出。浆口排出。n n第四节第四节 中浓纸浆二氧化氯漂白设备中浓纸浆二氧化氯漂白设备n n鉴于传统鉴于传统CEH三段或多段漂白所产生的废液对三段或多段漂白所产生的废液对环境污染的程度，为了降低纸浆漂白废液中有机环境污染的程度，为了降低纸浆漂白废液中有机卤化物含量，现代制浆造纸厂已普遍应用中浓纸卤化物含量，现代制浆造纸厂已普遍应用中浓纸浆二氧化氯漂白技术。浆二氧化氯漂白技术。n n特别在特别在ClO2用于补充漂白时，纸浆白度和强度及用于补充漂白

40、时，纸浆白度和强度及白度稳定性好，在多段漂白中得到广泛应用。白度稳定性好，在多段漂白中得到广泛应用。n n中浓纸浆中浓纸浆ClO2漂白段标记为漂白段标记为D，属于无元素氯漂，属于无元素氯漂白或少氯漂白。白或少氯漂白。n n 一、中浓纸浆二氧化氯漂白段流程及所需设备一、中浓纸浆二氧化氯漂白段流程及所需设备洗涤水洗涤水n n（一）中浓纸浆二氧化氯漂白段流程（一）中浓纸浆二氧化氯漂白段流程n n图图7-26所示的为典型的中浓纸浆所示的为典型的中浓纸浆ClO2漂白段流程。漂白段流程。n n经浓缩后纸浆浓度已达中浓，送入蒸汽混合器，经浓缩后纸浆浓度已达中浓，送入蒸汽混合器，经与蒸汽混合后，温度已达到工艺

41、要求的漂白温经与蒸汽混合后，温度已达到工艺要求的漂白温度，投入中浓浆泵的立管，由中浓浆泵送到中浓度，投入中浓浆泵的立管，由中浓浆泵送到中浓高剪切混合器，与高剪切混合器，与ClO2混合，混合后的纸浆送入混合，混合后的纸浆送入升一降流漂白塔的升流管（也称预反应管），在升一降流漂白塔的升流管（也称预反应管），在升一降流漂白塔内，纸浆与升一降流漂白塔内，纸浆与ClO2得到充分的反应，得到充分的反应，最终在降流塔底部，经稀释后由低浓浆泵抽出，最终在降流塔底部，经稀释后由低浓浆泵抽出，并送去下一台洗涤浓缩机。并送去下一台洗涤浓缩机。n n（二）纸浆二氧化氯漂白段所需设备（二）纸浆二氧化氯漂白段所需设备n

42、n中浓浆泵、中浓高剪切混合器、蒸汽混合器、升中浓浆泵、中浓高剪切混合器、蒸汽混合器、升一降流漂白塔、洗涤浓缩机等。一降流漂白塔、洗涤浓缩机等。n n二、中浓高剪切混合设备二、中浓高剪切混合设备n n（一）中浓高剪切混合器的混合原理（一）中浓高剪切混合器的混合原理n n中浓浆泵来浆仍处于中浓浆泵来浆仍处于“流体化流体化”进入中浓高剪进入中浓高剪切混合器，高强脉动的纸浆与漂白药剂会合，产切混合器，高强脉动的纸浆与漂白药剂会合，产生对流混合；动盘和定盘的相对运动，形成高剪生对流混合；动盘和定盘的相对运动，形成高剪切区域，从而使纸浆被进一步疏解分散，达到纤切区域，从而使纸浆被进一步疏解分散，达到纤维级

43、的更加高强的脉动，表面积迅速增加，创造维级的更加高强的脉动，表面积迅速增加，创造了纤维与漂白剂微细液滴（气泡）直接接触的条了纤维与漂白剂微细液滴（气泡）直接接触的条件，使其完成充分的混合，如图件，使其完成充分的混合，如图7-27所示。所示。n n（二）卡米尔中浓混合器（二）卡米尔中浓混合器n n卡米尔中浓剪切混合器的结构如图卡米尔中浓剪切混合器的结构如图7-28所示，由所示，由进浆管、壳体、湍流发生器、动盘和静盘组成。进浆管、壳体、湍流发生器、动盘和静盘组成。n n湍流发生器上有湍流发生器上有4块叶片，进浆管内壁上也有块叶片，进浆管内壁上也有4条条凸筋，其作用是为了提高纸浆所受到的剪切力，凸筋

44、，其作用是为了提高纸浆所受到的剪切力，提高进来纸浆的提高进来纸浆的“流体化流体化”程度。程度。n n为了进一步激发纸浆的高强脉动，动盘上设有为了进一步激发纸浆的高强脉动，动盘上设有4块筋板，静盘上也有相应的筋板。块筋板，静盘上也有相应的筋板。n n图图7-29表示了卡米尔中浓剪切混合器的混合作用表示了卡米尔中浓剪切混合器的混合作用机理。机理。n n纸浆由进浆管引入，漂白剂及其他助剂由加入口纸浆由进浆管引入，漂白剂及其他助剂由加入口引入；引入；n n纸浆与漂白剂在进浆管内初步混合后，又在动盘纸浆与漂白剂在进浆管内初步混合后，又在动盘与静盘之间进一步混合，由于动、静盘的相对运与静盘之间进一步混合，

45、由于动、静盘的相对运动及其盘面上筋板的作用，纸浆与漂白剂就实现动及其盘面上筋板的作用，纸浆与漂白剂就实现了高剪切混合，最后从排出口排出。了高剪切混合，最后从排出口排出。n n卡米尔中浓混合器可用于纸浆同氯气、二氧化氯、卡米尔中浓混合器可用于纸浆同氯气、二氧化氯、氧气、过氧化氢及次氯酸盐等的混合，也可以在氧气、过氧化氢及次氯酸盐等的混合，也可以在加入漂白剂的同时加入蒸汽进行加热，或直接作加入漂白剂的同时加入蒸汽进行加热，或直接作为蒸汽混合器。为蒸汽混合器。n n不同环境要考虑其材质的适应性。不同环境要考虑其材质的适应性。n n这种混合器的动盘与静盘之间距离为这种混合器的动盘与静盘之间距离为20m

46、m，电，电耗为耗为45kW-h/t浆，同时还可产生浆，同时还可产生0.070.2 MPa 的泵送压头，这一点与有压头损失的混合的泵送压头，这一点与有压头损失的混合器有较大不同。器有较大不同。n n（三）（三）SMB型中浓混合器型中浓混合器n nSM型和型和ST型中浓混合器是瑞典桑斯公司研制的，型中浓混合器是瑞典桑斯公司研制的，其结构如图其结构如图7-30所示。所示。n n氯气或其他漂白剂从入口通入并喷到转子的中心氯气或其他漂白剂从入口通入并喷到转子的中心处，同从进浆口进入的纸浆会合，并在转子离心处，同从进浆口进入的纸浆会合，并在转子离心力的作用下向外甩出，然后，该混合流被强制通力的作用下向外甩

47、出，然后，该混合流被强制通过转子与静环之间的环向间隙，受到高强剪切力，过转子与静环之间的环向间隙，受到高强剪切力，产生激烈的湍动，获得了充分的混合。产生激烈的湍动，获得了充分的混合。n n SMB型中浓混合器的环向间隙宽型中浓混合器的环向间隙宽h48mm,长长度度L50mm；转子外周的线速度高达；转子外周的线速度高达15m/s。n n目前，目前，SMB型中浓混合器有型中浓混合器有6种型号两种规格，种型号两种规格，其主要技术参数如表其主要技术参数如表7-12所列。所列。n n（四）雷玛一里波拉（四）雷玛一里波拉（Rauma-Repola）中浓混）中浓混合器合器n n这种混合器有用于纸浆与这种混合

48、器有用于纸浆与O2、Cl2、ClO2漂白剂漂白剂混合的三种形式，目前生产每种形式分别有混合的三种形式，目前生产每种形式分别有600型和型和1200型两种，最大产量可达型两种，最大产量可达1200t/d。n n根据混合漂白剂的不同，其材料分别用根据混合漂白剂的不同，其材料分别用316不锈不锈钢（用于与钢（用于与O2、H2O2漂白剂）、镍基合金（用漂白剂）、镍基合金（用于于Cl2漂白剂）和钛（用于漂白剂）和钛（用于CIO2漂白剂）。漂白剂）。n n混合器的结构如图混合器的结构如图7-31所示，其混合元件是固定所示，其混合元件是固定有许多锥形铆钉或锯齿形板条的转盘和若干固定有许多锥形铆钉或锯齿形板条

49、的转盘和若干固定在壳体上的筋条。在壳体上的筋条。n n纸浆从中心进浆管送入，漂白剂从进浆管侧面喷纸浆从中心进浆管送入，漂白剂从进浆管侧面喷入浆中。入浆中。n n纸浆和漂白剂在混合器内受到高剪切力的作用，纸浆和漂白剂在混合器内受到高剪切力的作用，产生激烈的湍动，实现了纤维的高强脉动，使漂产生激烈的湍动，实现了纤维的高强脉动，使漂白剂能充分附在每根纤维上，促进了纤维与漂白白剂能充分附在每根纤维上，促进了纤维与漂白剂的反应。剂的反应。n n混合后的纸浆从壳体的径向排出。混合后的纸浆从壳体的径向排出。n n这种中浓混合器的特点是不容易堵塞。这种中浓混合器的特点是不容易堵塞。n n（五）环流型中浓混合器

50、（五）环流型中浓混合器n n这种特别适合于这种特别适合于Cl2和和ClO2同时加入与纸浆混合同时加入与纸浆混合的漂白段，即常用于的漂白段，即常用于C/D氯化段或氯化段或D/C漂白段。漂白段。n n它有一个圆柱一圆锥形壳体和装于壳体内的高速它有一个圆柱一圆锥形壳体和装于壳体内的高速旋转的旋转的4个径向的叶轮。个径向的叶轮。n n按叶轮的转向，纸浆的进出可在壳体圆柱的切线按叶轮的转向，纸浆的进出可在壳体圆柱的切线方向或壳体圆锥顶部，氯气则从壳体外周沿法向方向或壳体圆锥顶部，氯气则从壳体外周沿法向引入，如图引入，如图7-32所示。所示。n n氯气在浆纸环流速度最大处的外环处垂直于纸浆氯气在浆纸环流速