【成果推介】大型二氧化氯制备及纸浆无元素氯漂白关键技术及应用

成果简介

我国造纸工业总产值约占GDP的2%，为满足人民生活需求发挥了重要作用。但传统纸浆氯气漂白过程排放的废水含有大量的有毒有害可吸附有机卤化物，如有毒甚至剧毒的氯酚、氯苯、二噁英等，具有强致畸、致癌性。纸浆无元素氯漂白（ECF）可显著提高纸浆性能，大幅度降低毒性大、可致癌的有机卤化物AOX含量，实现环境、经济和社会效益的有效统一，上世纪90年代发达国家已全面采用ECF等先进漂白工艺。实现ECF漂白的关键是ClO₂制备技术，其核心技术长期被国外企业垄断，导致我国造纸行业清洁漂白技术推广缓慢。该项目历时十多年攻关，打破了国外技术垄断，独创了高效稳定不产生固形物的综合法ClO₂制备技术、组合还原剂ClO₂制备技术、多重强化纸浆无元素氯漂白技术，实现了纸浆漂白AOX超低排放，为落实“水污染防治行动计划”（2015年）提供了全系统技术，有力推动了我国纸浆清洁漂白行业的跨越式发展。

主要发明点及技术内容包括：1）发明了一种稳定、高效、不产生固形物的综合法ClO₂制备技术，攻克了传统综合法ClO₂制备系统运行不稳定、产品中Cl₂含量高、电解氢气中氧含量高等难题，ClO₂生成效率从90.0%提高到93.5%，Cl₂浓度从1.8 g/L降到0.2 g/L，电解产生的氢气中氧含量从3.2%降低至2.6%以下；2）发明了组合还原剂ClO₂制备和酸性芒硝中性化回收技术，解决了传统甲醇还原法氯酸钠转化率低、产品中Cl₂含量高、副产品难以资源化利用等难题，氯酸钠转化率从95%提高到97%以上，Cl₂含量从高达1.2 g/L降低至0.2 g/L以下，实现了酸性芒硝高值资源化利用；3）发明了多重强化无元素氯漂白AOX超低排放技术，解译了水热及超稀酸预处理过程原料中木质素氧化解离结构变化规律及特征，揭示了高温ClO₂漂白过程木质素和己烯糖醛酸对AOX生成的影响机理，大幅度减少了ClO₂用量，与传统ClO₂漂白过程相比AOX降低33%以上。

应用前景

该项目具有完全自主知识产权，彻底打破了国外技术垄断，成为国内目前唯一掌握上述两种ClO₂制备技术的团队，从根本上解决了我国造纸行业纸浆漂白重度污染的技术难题，成果经中国轻工业联合会鉴定达到国际领先水平。成果2009年开始产业化，2012年首次实现了我国二氧化氯制备成套技术出口海外，使我国一举由ClO₂技术进口国变为技术出口国。该技术已在我国、印度尼西亚、印度、泰国等国的23家大型造纸企业应用30多台（套）。近三年主要应用企业累计生产ECF漂白浆735.3万吨，新增销售额269.5亿元，新增利润39.0亿元，取得了重大的经济、社会及生态效益。

成熟度

  已成功产业化应用

成果展示

图1 印度尼西亚IKPP纸浆厂35t/d综合法二氧化氯制备系统，配套于年产100 万吨桉木漂白化学浆生产线

图2 海南金海浆纸35t/d综合法二氧化氯制备系统，配套于年产100 万吨漂白桉木化学浆生产线

知识产权情况

成果完成人

轻工与食品工程学院：覃程荣

成果转化，请联系成果与合作处，联系人：刘老师，联系电话：0771-3904162。