淺談BCTMP和PRC-APMP及相關生產工藝參數的影響

王鴻海

摘 要：本文主要介紹BCTMP化學機械漿和PRC-APMP化學機械漿，并在設備方面進行比較。同時說明溫度、濃度，漂白時間、PH、雙氧水殘余等工藝參數對生產的影響。

關鍵詞：化學機械漿;BCTMP;PRC-APMP;化機漿;工藝參數;溫度;濃度;漂白時間;PH;雙氧水殘余

一、概述

采用化學預處理和機械磨解后處理的制漿方法制得的紙漿〔1〕稱為化學機械漿，簡稱化機漿。化學機械漿是在傳統的機械漿基礎上發展起來的制漿技術，屬于兩步制漿法，即纖維原料先用相關化學品溫和預處理，再進行機械磨漿，與傳統的機械漿相比主要差別是對纖維原料的化學預處理。化學機械漿介于化學漿和機械漿之間，在紙漿質量和成本方面填補了空缺。由于采用保留木素的漂白方法，因此化機漿得漿率高，不透明度高。同時具有表面積較大和細小纖維含量高等特點。這些獨特的性能使化機漿在造紙行業中的應用越來越廣，從而發展迅速，成為當今制漿造紙工業發展的主要趨勢之一。化機漿雖然具有以上優點，但不能取代化學漿，不僅僅是物理強度和纖維柔韌性方面不如，在白度方面也存在較大差異：化機漿白度可以90%ISO以上，且比較穩定，但化機漿白度提到一定程度后就受限了，且容易返黃。目前化學機械漿有多種生產方法，BCTMP和APMP是占比較大的兩種，本文介紹這兩種生產方法和探討木片類型、化學品用量等工藝參數對生產的影響。

二、BCTMP和PRC-APMP

BCTMP的全稱是化學漂白熱磨機械漿，是在CTMP的基礎上發展起來的。CTMP用于工業生產，可追溯到1965年，瑞典伯日爾卡廠第一家采用，由瑞典順智公司提供生產技術和生產設備。那時由于能源緊張，而CTMP電耗比較高，綜合能耗也高，所以其發展比較緩慢。

我國最早使用CTMP法的是吉林紙廠，是在進口的TMP生產線上改為CTMP生產，后來又增加了漂白改為BCTMP生產。BCTMP發展迅速，專家們預計其還有很大潛力，應用會越來越廣，有人喻為“未來世紀的漿種”。

BCTMP具有投資少，成本低，得率高，紙漿質量好等優點，且在造紙工業中的應用越來越廣，所以近幾十年得到了快速發展。目前BCTMP生產技術和設備主要由維美德提供。

BCTMP生產工藝：木片洗滌和預浸、高濃磨漿（一臺或兩臺錐形磨）、漂白（一段或兩段漂白，中濃和高濃漂白）、洗滌、消潛、低濃磨漿、篩選、濃縮、貯存。

PRC-APMP的全稱[2]是預處理堿性過氧化氫漂白機械漿，是由APMP發展而來的，可以說新的制漿技術，特點是把磨漿和漂白合二為一，減少了生產設備，簡化了生產流程，從而降低了投資和生產成本。木片經過高壓縮比4：1的螺旋擠壓撕裂疏解后比較疏松，容易吸收化藥，潤張均勻且充分，從而大大降低了磨漿電耗。目前PRC-APMP的生產技術和設備主要由安德里茲提供。

PRC-APMP生產工藝：木片洗滌和擠壓撕裂及預浸、高濃磨漿、一段漂白（可改為兩段漂白）、洗滌、消潛、低濃磨漿、篩選、濃縮、貯存。

BCTMP和PRC-APMP這兩種化學機械漿在生產工藝上并沒有實質上的差別，它們的不同主要在設計理念和設備上。設計理念上，BCTMP如果用于抄造多層紙板的中間層，則強調高得率，高松厚等，并不注重白度。而PRC-APMP則注重化學品的預處理，強調高強度和高白度。設備上，BCTMP一段磨使用的是單盤錐形磨，磨區比較大，磨盤控制模式是間隙控制。PRC-APMP一段磨使用的是雙盤磨，磨盤間隙有間隙和壓力控制模式。

化學機械漿法在生產中要選擇松軟和比重小的木材，因為這類木片容易滲入化學藥品，反應更充分，在磨漿中磨木壓力低，纖維損傷小，因此電耗也低。我國自改革開放以來，北方大面積種植楊木，南方大量種植桉樹。楊木和桉樹是化學機械漿很好的木材，多使用楊木和桉樹能提高林農的積極性，產生很好的社會效益。當然，可以使用相思木。而相思與桉木相比，木材價格便宜，易磨漿，生產過程中泡沫也比較少，但雜質多，漂白方面比較難，需要更多的漂白劑等化學品。

三、生產工藝參數的影響

（一）溫度的影響。溫度是很重要的工藝參數，影響著化機漿的整個生產過程。1、木片洗滌和預浸段要使用高溫的洗滌水去除木片中雜質，同時汽蒸木片，使木片受熱均勻，提高溫度，充分吸收水分和化學藥品，木片潤張，利于降低磨漿能耗。木片溫度一般控制在95-105℃，太高會溶出木素，降低得漿率，漂白時需要更多漂白劑，化藥成本增加。2、木片磨成漿后溫度很高，會造成雙氧水的無效分解到等，所以此時需要加清水降低漿溫，利用漂白反應的進行。3、漿的流動性與漿溫是正比關系，漿溫越高，流動性越好。所以提高漿溫，利用漿的洗滌和篩選。4、貯存的化機漿，溫度如果太高，則容易返黃。

（二）反應時間的影響。1、木片的貯存時間。木片存放越久，越不新鮮。木片會發生氧化反應而而顏色加深，白度下降，后期漂白需要更多的化學藥品，成本增加。一般貯存時間一至兩周。2、木片的反應時間。木片吸收化學藥品后，如果反應不充分，木片軟化的程度不夠，造成磨漿生成的纖維束含量增加，化學藥品得不到充分的利用。因此，生產流程上在增加的反應倉使木片在磨漿前有足夠的化學預處理時間，達到提高化學藥品利用率和降低磨漿能耗的目的，同時利于減少成漿纖維束含量。3、漿的漂白時間。 漿和化學藥品充分混合均勻后進入漂白塔，漿的漂白反應主要在漂白塔內進行。漂白塔提供反應的空間，利于提高化學藥品的漂白效率。漂白可以采用一段漂或多段漂。多段漂，由于后段漂的漂液回到前段漂，因此化學藥品的利用得到進一步加強，降低化藥成本。4、漿的貯存時間。成漿貯存的時間越久，返黃越嚴重，白度下降越厲害。因此貯存時間不宜過長。

（三）濃度的影響。1、濃度對洗滌的影響。漿濃低，說明稀釋充分，有利于洗滌去除雜質，提高成漿的PCD。但濃度太低，輸送成本增加，壓力也會增大，對洗滌設備的要求也高。因此洗滌濃度一般控制8-9.5%。2、濃度對篩選的影響。壓力篩是根據尺寸大小不同而篩選漿料的，漿的濃度低，流動性好，對于同一臺壓力篩來說通過性好，但篩選效率低。漿的濃度高，篩選效率高，渣漿的濃度高，容易造成反沖洗。因此，篩選濃度要控制在一定范圍內。BCTMP采用高濃一段篩選，濃度一般是3.7-4.4%。PRC-APMP采用低濃多段篩選，濃度一般是1.8—2.2%。3、PH值的影響。漂白反應對環境的PH值有一定的要求，即在偏堿性的條件下進行，PH值一般控制8-11，是充分反應，提高化學藥品利用率。系統加入的堿越多，PH值越高，成漿的抗張越大，松厚度越低。另外，PH越高，成漿貯存時越容易返黃，因此貯存漿時要加入適量醋酸，調節PH，減少成漿返黃。成漿的PH一般控制在7-8.5。

4、雙氧水殘余的影響。1.漂液中雙氧水殘余越多，說明漂白反應進行不充分，雙氧水浪費越大。為了是漂白反應進行充分，可以提高反應的溫度或延長反應的時間。2.紙漿在貯存時容易返黃，因此為了保持化學機械漿的白度穩定性，漂白終點需要有一定的雙氧水殘余量。一般白度越高，需要的雙氧水殘余量越高。

四、結束語

化學機械漿從研發至今，由于它具有多種不同的特點和優點，能夠表現出許多優越的功能，所以在造紙工業中的應用越來越廣，用量也越來越大。目前，化學機械漿主要有維美德提供的BCTMP和安德里茲提供的PRC-APMP。作為制漿造紙工作者，應了解并掌握生產工藝參數的影響，不斷完善紙漿的性能以滿足更多紙種的要求，降低制漿成本，使化機漿的優勢更加明顯。

參考文獻

[1] 張志城，余貽驥.化學機械法制漿[M/OL].北京：中國輕工業出版社，2008.

[2] 姜仁龍.APMP簡介[J].木材加工機械，1998（1）：28.