[01596951]大型二氧化氯制备系统及纸浆无元素氯漂白关键技术及应用

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。传统纸浆氯气漂白过程排放的废水含有大量有毒有害的可吸附有机卤化物(AOX)，如氯酚、氯苯、二噁英等，具有强致畸、致癌性，解决这一国际性污染难题的主要途径是采用无元素氯(ECF)清洁漂白技术，ECF漂白可显著提高纸浆性能、大幅度降低废水中AOX含量，实现环境、经济和社会效益的有效统一。本世纪初北美洲ECF漂白浆产量已占漂白化学浆总量的96%，而实现ECF漂白的核心技术是ClO₂制备，但该技术长期被加拿大Chemetics、Erco和瑞典Eka三家企业垄断，导致我国造纸行业淸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、电解产生的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1.8g/L降到0.2g/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%提髙到97%以上，产品中Cl₂浓度从高达1.2g/L降至0.2g/L以下，并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氣漂白技术，揭示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，阐明了ClO₂漂白过程残余木质素和己烯糖醛酸生成AOX的机理，与传统ClO₂漂白相比，显著减少了ClO₂用量，AOX排放量降低33%以上。 该技术拥有完全自主知识产权，彻底打破了国外技术垄断，从根本上解决了我国纸浆淸洁漂白的关键技术难题，成果经中国轻工业联合会鉴定达到国际领先水平，2009年实现产业化应用,2012年首次实现了ClO₂制备成套技术出口，使我国成为全球第三个完整掌握上述两种ClO₂制备技术的国家，一举由ClO₂技术进口国变为出口国。已在我国、印度尼西亚、印度等国的23家大型造纸企业应用30套，其中单套ClO₂装置最大产能已达35t/d，可满足年产100万吨纸浆漂白企业需求。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269.3亿元，新增利润38.9亿元，取得了重大的经济、社会及生态效益。 项目授权专利51件，其中美国、加拿大等国外发明专利7件，中国发明专利24件，发表论文251篇，其中SCI收录165篇（JCR一区Top论文68篇），EI收录论文51篇，主编中文专著1部、参编英文专著1部，应邀在国际会议上做特邀和大会报告12人次。系列研究成果分别获得教育部技术发明一等奖、广西科技进步一等奖、中国轻工业联合会技术发明一等奖。