[发明专利]植物纤维汽爆无水制浆系统

说明书

植物纤维汽爆无水制浆系统本发明涉及一种对植物纤维进行汽爆无水制浆的生产系统，属于清洁生产领域。本发明仅使用饱和水蒸汽，通过瞬时弹射式蒸汽爆破(ICSE)过程，实现植物纤维中的半纤维素、木质素等非纤维素物质结构剥离及大分子剪切，并使木质素发生橡胶态变性；然后将汽爆后的固型物投入到机械匀质装置中，通过机械磨搓，使植物纤维进一步分离及帚化，完成无水制浆整体工艺过程。本发明彻底摆脱了木质素脱除所带来的大量废水排放，为大规模的植物纤维制浆生产开辟了全新模式；同时爆破冲击波将植物纤维中的病菌、虫卵、霉菌毒素等结构完全破坏而失去毒性，更适于为卫生餐具、生活用纸提供纤维原料。

技术领域

本发明涉及一种对植物纤维进行汽爆无水制浆的生产系统，属于清洁生产领域。

背景技术

制浆行业是我国当前污染控制的重点行业，其所产生的COD排放约占我国废水工业排放的20%。制浆工艺的本质目标是剥离三素包裹结构，解离出植物纤维，满足造纸需要。传统的制浆工艺主要依托不同品类的化学品，包括碱系列、硫酸盐、过氧化氢等强氧化剂系列等，其作用主要在于降低化学键结合力，溶解细胞壁三素结构，软化木质素。在这一基础上，又开发出机械制浆工艺，通过机械力的剪切作用来减少化学品的用量。但是这一方法未能从微观层面对细胞壁结构和三素包裹结构进行有效破环，反而会降低纤维强度和制浆得率。从整体上而言，上述方法均未摆脱对化学品的依赖，从思路上仍然以去除和溶解木质素为主要技术方向，难以从根本上摆脱制浆黑液的产生，也难以真正降低整体制浆工艺的能耗。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术之不足，提供一套新的植物纤维制浆系统，主要包括原料洗选、瞬时弹射式蒸汽爆破制浆、机械匀质帚化三个工艺阶段。首先，植物纤维原料经过破碎、除杂、洗选，达到制浆原料要求；然后在汽爆制浆工艺阶段，仅使用饱和水蒸汽，通过瞬时弹射式蒸汽爆破(ICSE)过程，实现植物纤维中的半纤维素、木质素等非纤维素物质结构剥离及大分子剪切，并使木质素发生橡胶态变性；然后将汽爆后的固型物投入到机械匀质装置中，通过机械磨搓，使植物纤维进一步分离及帚化，完成无水制浆整体工艺过程。首先，该系统通过ICSE处理从根本上改变了传统制浆工艺路线，不再通过化学或机械手段来脱除木质素，彻底摆脱了木质素脱除所带来的大量废水排放，为大规模的植物纤维制浆生产开辟了全新模式；其次，瞬时爆破使能量密度更为集中，使制浆能耗大幅下降；最后爆破冲击波将植物纤维中的病菌、虫卵、霉菌毒素等结构完全破坏而失去毒性，更适于为卫生餐具、生活用纸提供纤维原料。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明包括：原料洗选机组、沉降罐、挤干脱水机、瞬时弹射式汽爆主机及其进出料辅机、高浓磨机组。其工作过程是这样的：

首先，将粉碎至5～10mm长度的植物纤维原料送入原料洗选机组中，洗选后再经挤干脱水机挤干，经汽爆主机的进料辅机，被按次送入汽爆主机处理仓中。然后通入0.2～2MPa的饱和水蒸汽并保压1～10min后，物料在汽爆主机中在5～10ms内完成爆破，并瞬间降温至40～50℃；汽爆后的植物纤维经出料辅机被送入高浓磨机组中进一步匀质和帚化，并最终输出含水约60%～70%的植物纤维浆，可经烘干或不经烘干送往浆料使用处，从而完成全部植物纤维的汽爆无水制浆生产过程。洗选及挤干过程产生的洗涤废水经沉降罐沉淀杂质后循环使用。

本发明的优点是：

1、本发明中的ICSE处理过程仅采用单一的水蒸汽做为介质，通过水分子的高速爆破动能使植物纤维中的三素包裹结构被彻底破碎，摆脱了制浆行业对化学品的依赖。

2、本发明的处理过程产生了一个关键突破,即木质素在超音速水分子冲击波作用下的橡胶态变性，不再通过化学或机械手段来脱除木质素，这就从根本上避免了木质素脱除所带来的大量废水排放。