碱法蒸煮原理
制浆造纸工艺简述

生物法制浆
以微生物或其制品(酶)对木片进行预处理,然后用机械
法或化学机械法制浆。
生物处理的目的:有选择性地分解(降解)原料中的木 素,尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低磨浆能耗, 减轻废水污染,提高纸浆强度。 主要采用:白腐菌、漆酶等(研究阶段)
造纸(papermaking)
造纸就是将制得的纸浆分散开来后获得交织均匀的薄 片。
反应,生成木素磺酸,木素 磺酸与溶液中的盐基结合, 生成木素磺酸盐,从木片中 溶解出来。
化学法制浆中纤维素的分解
1、碳水化合物的降解反应:剥皮反应 ,100°C以上开始;碱性水解, 150°C以上开始
化学法制浆
化学浆的特点:
这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度,
去除了大部分木素,能用来生产强度高、柔软的高档 纸;
施胶(Sizing)
疏水性表面
加填(Fill)
加填 向纸浆中加入适当的无机填料,以改善纸页的光学性能( 不透明)、印刷性能(表面光滑、均匀、吸墨性好),降低 成本,加入量在2—40%。 常用的填料: 滑石粉(成分:MgO 30.6%, SiO2 62%, 白度96.8% 瓷土(成分:Al2O3 39%, SiO2 45%,白度82%) CaCO3 TiO2 BaSO4
蒸煮条件的确定
在100°C以前,蒸煮液浓度有所下降,但木素基本没 有溶出,此阶段碱液向原料内部浸透,主要溶解的物 质是原料的淀粉、果胶、脂肪、树脂及低分子量的半 纤维素。 初始脱木素阶段:100~150°C这一升温阶段,蒸煮 液浓度继续下降,但木素溶出仅26.6%(对原木素) 。 大量脱木素阶段:150~175°C(最高温度),木素 溶出63.2%(对原木素),此时,木片已分散成浆。 残余木素脱除阶段:碱液浓度继续下降,但木素溶出 只有8%(对原木素),这一阶段碳水化合物降解较多 。
酸碱法制浆简介

制浆方法介绍硫酸盐法(碱法)和亚硫酸盐法(酸法)是两个基本的化学制浆方法。
硫酸盐法由于在化学品回收和纸浆强度方面的优点而居于统治地位。
在20世纪40年代后期以前很普遍的亚硫酸盐法已是日落西山。
尽管如此,亚硫酸盐法仍有其支持者,已提出对其工艺改进使其更具竞争力的建议。
1 硫酸盐法硫酸盐法是指木片在NaOH和Na2S的溶液中进行蒸煮。
碱液的侵袭使木素分子碎解成较小的组分,木素钠盐溶解于蒸煮液中。
硫酸盐法制浆可制造强韧的纸产品;但其未漂浆呈深棕色。
硫酸盐法有独特的臭味气体,主要是有机硫化物,它对环境有污染。
自从Carls.Dahl将硫酸钠引入蒸煮系统,硫酸盐法作为烧碱法(它只利用氢氧化钠作为活性化学品)的改进工艺,已历经百年以上。
以后将蒸煮液中的硫酸钠改为硫化钠,使得蒸煮软木时的反应动力学和纸浆性能均大为改善。
因为硫酸钠曾经时传统的补充化学品,所以称之为“硫酸盐法”。
蒸煮碱液中硫化钠的存在对硬木制浆影响不大,有些硬木浆至今仍沿用烧碱法生产。
硫酸盐法制浆的化学原理蒸煮液中的木素被氢氧离子和硫氢离子(SH-)化学裂解成碎片。
然后木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化物离子。
碳水化合物(主要是半纤维素和若干纤维素)也收到侵袭,并一定程度被溶解。
在一个典型的可漂浆蒸煮中,约有80%的木素、50%的半纤维素和10%的纤维素被降解。
2 亚硫酸盐法在亚硫酸盐法中,使用亚硫酸(H2SO3)和亚硫酸氢根(HSO3-)的混合物与木素起反应,并使其溶解。
亚硫酸盐与木素形成木素磺酸盐而溶解于蒸煮液中,残留的木素化学结构基本上是完整的。
亚硫酸盐的化学盐基可以是钙、镁、钠或铵离子。
亚硫酸盐制浆可在很宽的pH范围内进行。
“酸性亚硫酸盐”意味着以过量游离亚硫酸(pH 1-2)进行制浆,而“亚硫酸氢盐”蒸煮是在低酸度条件(pH3-5)下进行。
亚硫酸盐浆色泽比硫酸盐浆浅,漂白容易,但其纸页要比相应的硫酸盐法纸浆脆弱。
亚硫酸盐法适用于云杉、冷杉和铁杉之类的软木和杨木、安木之类的硬木;但多树脂软木和含丹宁的硬木则很难处理。
造纸蒸煮原理(PPT31页)

蒸煮初期,毛细管作用是主要的; 温度超过140℃,扩散作用是主要的。
(二)渗透途径
1、蒸煮液整体渗透途径
①纵向渗透(纤维轴向) a. 针叶木:通过管胞渗透到木片中; b. 阔叶木:通过导管; c. 草类:通过导管;
②横向渗透(细胞壁方向) a. 针叶木:通过管胞纹孔从一根纤维渗透到 另一根纤维(S3→S2→S1→P→胞间层); b. 阔叶木:通过木射线管胞上的纹孔; c. 草类:通过纤维上单纹孔。
第二章 化学法制浆
第二节 蒸煮原理
第二节 蒸煮原理
主要内容
一、蒸煮液对原料片的浸透作用 二、蒸煮过程中的脱木素化学和脱木素反
应历程 三、蒸煮过程中碳水化合物降解化学及碳
水化合物反应历程 四、蒸煮反应动力学
一、蒸煮液对木片或草片的浸透作用
碱液怎样进入纤维原料内部,与木素发生反应 将其溶解出来?
药液浸透作用的两个方式: (1)压力降。
说明此阶段如果继续蒸煮,残余木素很难脱
除,而碳水化合物损失很大。
蒸煮曲线的制订
根据脱木素的反应及反应历程来考虑,同时也要考 虑碳水化合物的降解反应和条件。 ✓ 升温时间应足够,以保证药液的浸透,但3小时已
经足够了,保温时间不宜不适当地延长,一般0.5 -1小时. ✓ 最高温度的确定:即要使木素大量溶出,又不能
蒸煮中强调药液的渗透!
(一)药液渗透基本原理
1、压力渗透(毛细管渗透)
产生条件--毛细管作用,发生在纤维饱和点之前。
推动力: △P = P – P1 (P1主要因不凝性气体而增大) 途径:通过导管或管胞的胞腔或纹孔等向内部渗透。
(1)速率遵循的原则为poiseaille 方程
玉米芯提取木糖工艺

酶水解法制取木糖工艺要点
玉米芯预处理工艺用60℃去离子水浸泡风干玉米芯(60目)12h,过滤,弃去滤液,滤渣烘干备用。 玉米芯酸预水解工艺将经上述预处理的玉米芯,按固液比1:6加入2.0g/L的硫酸溶液,于120℃酸预水解60min。 玉米芯酶水解工艺将经酸预水解渣液调至pH4.6,按40IU/g玉米芯加入木聚糖酶,于50℃酶解4h。 酶水解后的溶液经抽滤获得的粗糖液,酵母发酵24h后离心,取上清液加活性炭,80℃脱色60min;活性炭脱色后的糖液再经过离子交换树脂最终糖液脱色率达90%以上,损失率在30%左右,低聚木糖纯度达89%以上。
低聚木糖产品 xylooligosaccharide
酶解反应 Enzyme hydrolysis reaction
预处理Pretreatment
原料 Raw material
分离精制 Separation and purification
酶水解法制备低聚木糖工艺框架
木聚糖酶的制备
木聚糖酶是一种内切型水解酶,其作用方式是水解木聚糖分子中的β-1,4一木糖苷键,其水解反应产物主要是低聚木糖,也有少量木糖和阿拉伯糖等单糖。 木聚糖酶主要是通过微生物发酵的方法制取得到,通过微生物的筛选作用可以选出最适宜用玉米芯制取低聚木糖的菌株是sp.E-86菌株。
从玉米芯提取低聚木糖
单击此处添加副标题
内容提要
1.玉米的深加工
玉米作为粮食和饲料作物,资源丰富,为人类的生存和发展做出了贡献。 近年来,随着科技进步,我国玉米年产量超过亿,位居世界第二。20世纪70年代以来,玉米加工业得到各国的普遍重视,发展迅速,已经形成规模宏大的工业部门。玉米深加工产品的种类超过3000多种。
酶水解法制取木糖优缺点
酶水解法具有反应条件温和、有害物质产生少、对设备要求不高等优点; 缺点是低聚木糖得率低困; 所以一般采用物理的、化学的或物理辅助化学法与酶法相结合,先将木聚糖提取出来,然后再用木聚糖酶水解
第二章 2.3蒸煮技术

(四)升温时间 ♦ 取决于原料种类(木素含量、组织结构等)和 取决于原料种类(木素含量、组织结构等) 成浆要求(得率、卡伯值) 成浆要求(得率、卡伯值) (五)最高温度与保温时间 ♦ 取决于原料种类(木素含量、组织结构等)和 取决于原料种类(木素含量、组织结构等) 成浆要求(得率、卡伯值) 成浆要求(得率、卡伯值) (六)喷放 参考CAD蒸煮部分课件) CAD蒸煮部分课件 (参考CAD蒸煮部分课件)
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造纸工程学院-制浆原理与工程 第二章 化学法制浆
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蒸煮的质量: 蒸煮的质量:主要是控制蒸煮后纸浆的硬 度和粗浆得率。通过控制蒸煮的温度和时间度和粗浆得率。通过控制蒸煮的温度和时间H因子,制得一定硬度的纸浆或得到相同质量 因子, 的浆。 的浆。 H因子高,表明脱木素率高。 因子高,表明脱木素率高。
2006-10 造纸工程学院-制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 5
硫化钠在碱法蒸煮过程中的作用: 硫化钠在碱法蒸煮过程中的作用:
1、HS-使木素大分子硫化裂断 、 2、可以减少断裂的木素分子缩合 、 3、可以使纤维素发生终止反应 、 4、可以减轻半纤维素的剥皮反应 、 因此,硫酸盐法比烧碱法蒸煮脱除木素快、 因此,硫酸盐法比烧碱法蒸煮脱除木素快、成浆 强韧” “强韧”。
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造纸工程学院-制浆原理与工程 第二章 化学法制浆
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针叶木2030草类原料15左右阔叶木一般处于两者之间深度脱木素蒸煮的硫化度要提高一些200610造纸工程学院制浆原理与工程第二章化学法制浆3四升温时间?取决于原料种类木素含量组织结构等和成浆要求得率卡伯值五最高温度与保温时间五最高温度与保温时间?取决于原料种类木素含量组织结构等和成浆要求得率卡伯值六喷放参考cad蒸煮部分课件200610造纸工程学院制浆原理与工程第二章化学法制浆4在碱法蒸煮过程中碱液主要消耗于下列几个方面
第三节 蒸煮方法和蒸煮技术

2.5-3.0 kg/cm2(140℃)
5-10min降至0.5kg/cm2(110℃) 150-155℃(6kg/cm2) 高锰酸钾值:13-15
升温60min 全压喷放
保温10min
蒸煮技术
(四)蒸煮工艺评价 1、细浆得率 2、浆的硬度 3、浆的强度 4、残碱
Y
草 阔 针
K
二、碱法连续蒸煮过程与工艺
装料、送液、升温、保温、卸料及喷 放等过程是连续的。
三、酸性亚硫酸盐法蒸煮方法
蒸煮过程与碱法间歇蒸煮过程相类似, 在升温和保温阶段有时会分两段进行。
第三节蒸煮过程和蒸煮技术一蒸煮程序或操作过程一碱法间歇蒸煮过程与工艺装锅送液保温保温升温小放气放料再升温大放气大放气放料从开始装料到蒸煮结束放料总共用去的时间就是所谓的蒸煮周期原料不同蒸煮周期不同
第三节
蒸煮过程和蒸煮技术
一、碱法间歇蒸煮过程与工艺
(一)蒸煮程序或操作过程
装锅、送液 升温、小放气 保温 大放气、放料 从开始装料到蒸煮结束放料总 共用去的时间就是所谓的蒸煮周期 原料不同,蒸煮周期不同。 再升温、
装锅量15%
-18%.
边装锅,边 送液。
蒸煮过程
2.升温与小放汽
从装料后初温升至最高温度的过程称为升 温阶段。 一段升温主要是蒸煮液向纤 维原料内部的浸透作用,同时伴 有一定的化学反应过程,在蒸煮 温度达到130℃-135℃时,一段 升温结束开始小放汽,之后是二 段升温过程,在此阶段主要是化 学反应随温度的升高而加速进行, 即大量脱木素阶段。
针叶木 25%-30% 草类原料 10%-20% 阔叶木 一般处于两者之间(15%-25%)
制浆基础知识

用,以防止和减少长木条的产生。 d、 机壳。削片机的刀盘装在铁制的机壳内,机壳上部沿园周切线方向有木片输送管,
刀刃要锋利,角度以较小为好,一般30~42o。削片过程中要经常锉刀和磨刀。 c 刀距
削片刀突出刀盘的距离,称为刀距。其决定削出木片的长度。 L= h/cosфcosθ L-木片长度(毫米) h-刀距(毫米) ф-喂料槽中心线与水平线的交角,即虎口角,45-52o θ-喂料槽中心线在水平面上的投影与轴中心线的交角,即投木偏角,0-45o
水分含量
15%左右 15%左右 20%左右 12~15%左右 50%左右 50%左右
竹子的贮存,视原料情况有扎捆和不扎捆贮存之分,稻麦捆和芦苇捆、芒杆捆和脱 青竹片等,一般堆成尖顶式垛贮存,稻麦草垛规格一般为:长 20~40 米,宽 12~15 米, 高 6 米,尖顶高 6~7 米。
竹垛规格长 50 米,宽 15 米,高 5.5 米,尖顶高 8 米。 蔗渣包则堆成金字塔式垛:长 25~50 米,宽 10~20 米,高 10~20 米。新蔗渣堆垛后, 迅速发酵,产生大量的热量,要注意通风散热,不然容易自燃。 草类原料贮存注意事项
能降低原木水分和树脂,但使用马尾松,由于夏天天气潮湿,温度高,地上储存的马尾 松容易腐烂及产生兰变。 1 堆垛方法 (l) 层叠法
这种垛的通风良好,但实积系数小,仅 0.46~0.52,因此占地面积大,1~2 立方米木材/ 平方米面积。 (2)平列法
通风不好,但实积系数大,可达 0.6~0.7,因此占地面积小,4~4.5 立方米木材/平方米面 积。
化学制浆介绍

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一节化学法制浆的分类与基本概念一. 化学法制浆(Chemical Pulping)的分类1.碱法(Alkaline Pulping):烧碱法、硫酸盐法、(其它药剂为碱性的制浆方法)2. 亚硫酸盐法(Sulphite Pulping):酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、微酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐法、碱性亚硫酸盐法二 . 碱法制浆流程示意图三 . 亚硫酸盐法制浆流程示意图:四 . 蒸煮液的组成:五. 碱法制浆常用专业术语:第二节蒸煮原理一、蒸煮液对原料片的浸透作用主要表现在两个方面:毛细管作用和扩散作用1.毛细管作用:主要靠外加的压力和表面张力产生的压力作用浸透,通过导管-、管胞、纤维的胞腔进行。
影响因素:纹孔的多少及其大小、原料品种、边材与心材(毛细管浸透速率与毛细管半径的四次方成正比)水分含量(适宜于较干的原料片,但需排除原料毛细管内的空气)压力差(毛细管浸透速率与压力差成正比)无论碱性或酸性蒸煮液,纤维轴向的毛细管作用总是大于横向的毛细管作用(约50~200倍,)2. 扩散作用:主要靠药液浓度差造成的离子浓度梯度的推动力使蒸煮液中的离子扩散浸透入原料切片内部,通过导管、管胞、纤维的胞腔和细胞壁进行。
影响因素:原料密度、水分含量(适宜于水分饱和的原料片)蒸煮液组成(影响大,扩散作用主要取决于有效毛细管截积)当蒸煮液pH>13时,纤维轴向的扩散作用与横向的扩散作用比较接近,约为1 :0.8(润胀作用的效果)当蒸煮液pH<13时,纤维轴向的扩散作用比横向的扩散作用大得多。
使浸透作用顺利的重要前提:药液与原料片的均匀混合二、蒸煮过程中的脱木素(Delignification)和碳水化合物降解(Carbohydrate Decomposition)脱木素作用导致:1. 木素结构单元之间联结键断裂木素大分子降解2. 木素分子内引进亲液基团提高溶解性总的结果:木素脱除,纤维分离成浆纤维素与半纤维素降解作用导致:糖基之间的苷键断裂大分子聚合度降低纸浆得率与强度降低三、蒸煮过程脱木素局部化学的研究研究蒸煮过程纤维细胞中木素的脱除顺序,有助于进行蒸煮过程的脱木素反应历程和动力学研究,对制定正确的蒸煮工艺条件有指导意义。
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碱法蒸煮原理经研究认为:一般KP法蒸煮大致可分为三个阶段。
第一阶段是碱液与原料接触到升温初期和中期,当原料与蒸煮液接触后,碱液就通过细胞腔和穿过细胞壁向原料的内部扩散,进入到胞间层的碱液首先与其中的果胶、半纤维素作用,并使其溶解,接着与胞间层的木素作用,使其不断溶于蒸煮液中,这是木素的溶出量占原料中原有木素含量的20%。
第二阶段是包括升温末期到保温初期,由于当时蒸煮温度的不断升高,木素的溶出速度逐渐增加,最后超过了半纤维素的溶解速度,木素大量溶出,这时木素的溶出量约占原有木素含量的65%,由此可见除去木素的主要过程在此阶段进行。
第三阶段是包括保温中期和末期,此时胞间层木素也大量溶出,纤维细胞壁表面已大部分暴露在碱液中,碱液比较强烈的与纤维的细胞壁作用,溶解细胞壁中的木素,在高温的条件下随着细胞壁内木素是进一步溶出细胞壁内的纤维素与半纤维素也会受到不同程度的降解。
在这一阶段中,碳水化合物的溶解速度逐渐增加超过木素的溶解速度,因此这段时间不宜过长,否则纤维受到严重降解,引起纸浆强度与得率的下降。
2.碱法蒸煮的物料机理①浸透理论(解释间歇式蒸煮)药液借毛细管作用或扩散作用把药液送入胞间层。
其途径一是认为阔叶木通过导管,针叶木通过管胞及纹孔进行浸透并逐步进入胞间层。
另一种看法是由于碱液的润涨作用,药液从细胞腔通过细胞壁(S3-S2-S1-P)逐步进人胞间层,药液的侵入先使易溶组分溶出,它们的溶出又增加了孔隙度,使药液更快的浸透。
②表面反应理论(解释高温快速蒸煮和连续蒸煮)药液与木片接触后,即在表面发生脱木素的反应,当部分的木素从木片表面脱出后,通道被打开了,新鲜的药液经过通道到达逐渐内移的药液与木片界面之间的界面,继续进行脱木素反应,反应生成物从内向外扩散到木片外面是药液中,由于反应物的溶出增加了纤维的空隙度,因而促使药液更快的向纤维内部浸透并进行化学反应。
3.碱法蒸煮的化学反应碱液主要消耗于下列几个方面:1 与木素的反应。
2 与部分半纤维素。
纤维素发生氧化或碱性降解反应。
3 中和原料中的有机酸以及在蒸煮过程中由于碳水化合物降解而4 产生的有机酸。
5 与原料中的树脂起皂化作用。
6 少量碱液被吸附在纤维的表面上。
(1)碱和纤维素的反应①剥皮反应:由于纤维素大分子结构中的醛基在分子链上的位置不同其性质也不同,因此对碱的温度程度也不同。
左端第一个叫非还原性末端基,右端第一个叫还原性末端基,还原性末端基对碱极不稳定,纤维素大分子链末端的还原性末端基在高温强碱的作用下先变成果糖末端基,然后变成异变糖酸,从分子链上脱落下来,脱落后分子链上又出现一个还原性末端基。
这样又为反应的继续进行创造了条件,这种还原性末端基逐个脱落的过程叫剥皮反应。
随着剥皮反应的不断进行,使纤维素分子链的聚和度不断变小,使纸浆的得率和纤维素是强度降低,因此在制浆过程中要尽量抑制剥皮反应的发生。
②终止反应在剥皮反应进行的同时还会发生终止反应。
即在碱法蒸煮的条件下,对碱不稳定的纤维素大分子的还原性末端基转变为对碱稳定的偏变糖酸末端基使剥皮反应终止。
在蒸煮中大部分的还原性末端基起剥皮反应,少量的还原性末端基起终止反应。
③碱性水解纤维素的碱性水解一般是在蒸煮温度150℃就开始了,在碱性溶液中,纤维素葡萄糖C2位置上的羟基首先发生电离,然后与C1形成环氧化合物,这样纤维素葡萄糖甙键就发生了断裂。
(2)碱与半纤维素的作用半纤维素为无定形物质,其分子是由一种糖基组成,它的结构较为复杂,不同种类的原料所含的半纤维素不一样,即使同一种原料由于制浆方法不同残留在纸浆中的半纤维素也不同,因而纸浆的性质也不一样。
各种纤维素的共同点是分子链短,有主链和支链,聚和度也较纤维素低得多,它比纤维素更容易溶解和发生碱性降解,特别是蒸煮初期,半纤维素的溶出速度比木素快,所耗碱量占全部碱量的30%,在此期间半纤维素也发生“碱性降解”这样就降低了纸浆的收获率,也不利于强度的提高。
(3)碱与原料中其它成分的反应植物纤维所含的淀粉、果胶等为碱溶性物质,可在蒸煮时除去,但在高温下能与碱反应生成棕褐色物质,附在纤维表面,影响纸浆质量,所用在蒸煮前要把稻麦草的谷粒除去,木材中也含有丹宁,与硫化物作用生成有所物质,影响纸浆颜色。
麦草原料特别是稻麦草灰分含量高,其主要成分是SiO2,在蒸煮时与碱作用生成Na2SiO3,能溶于黑液中,给碱回收带来困难。
(4)碱与木素的反应是蒸煮过程的主要反应,反应的一般结果认为在苛性钠法蒸煮时是生成碱木素,硫酸盐法在蒸煮时除生成碱木素外,还生成硫化木素,并使木素大分子变小,增加了木素分子的亲水性,得以溶出。
当纤维细胞间的木素溶出后,纤维更易分离成浆,同时木素的大分子变成小分子产生大量的酚羟基,木素中游离的酚羟基与NaOH作用生成碱木素,碱木素易溶于碱液中。
在硫酸盐蒸煮时由于SH-和S2-的亲核性强,因此与木素反应进行的非常迅速,使木素迅速裂解成小碎片而溶出,这就是硫酸盐蒸煮能加速脱木素速度和增加脱木素量的原因。
此外Na2S的存在还能减少对纤维素的破除作用。
由于 Na2S+ H2O= NaOH + NaSHNa2S水解形成的NaOH是逐渐生成的,以补充蒸煮过程碱是消耗,这样就避免了一开始就与弄NaOH接触,减少碱对纤维素的作用,因此纸浆强度大,得率高,蒸煮时间短,但由于纸浆中残留了部分的硫化木素,致使纸浆的颜色为深褐色,漂白也困难些。
苛性钠法蒸煮过程中。
蒸煮药剂与木素苯环上的甲氧基起反应生成甲醇。
甲醇对眼睛有刺激。
在此法中可用回收甲醇,KP法除了甲醇外还有恶臭气体甲硫醇,它的沸点低(5.8℃),溶解度小,极易挥发,具有恶臭,1m3的空气中只有含有万分之一就能嗅出,因此可用作煤气的臭化剂。
甲硫醇的产量与碱量、硫化度、蒸煮温度有关,当用碱量低、硫化度高、蒸煮温度高时甲硫醇的产量就高。
在蒸煮洗涤和蒸发工段都有甲硫醇挥发出来,污染空气。
现代化的制浆厂都把它收集起来烧掉以减少公害。
用碱量高时,甲硫醇与过量碱作用生成不易挥发的钠盐,而且进一步生成无臭的二甲硫醚,其沸点38℃。
CH3SH + NaOH CH3SNa + H2O2CH3SNa (CH3)2S + Na2SCH3SNa + ROCH3 ROCH3 RONa +(CH3)2S二甲硫醚是制二甲亚砜的中间产物,可直接利用碱法黑液制取二甲亚砜,它是新出现是高效溶剂,在石油、化工、轻工、医药部门有着广泛的用途。
4.影响蒸煮的因素影响蒸煮过程和纸浆质量的因素很多,有植物纤维原料的品种和质量、用碱量、硫化度、药液的浓度,蒸煮的最高温度与蒸煮时间等。
(1)植物纤维原料的品种和质量各种植物原料均可用碱法蒸煮,尤其是使用KP法时,原料品种更加广泛。
因各种原料特点各异,如木材原料木素含量高,草类原料木素较少,木材与竹类原料组织紧密绝大多数的草类原料组织较疏松,因此对不同品种的原料和不同的质量要求,应有不同的方法和条件。
(2)用碱量原料品种不同,其化学组成和物理结构不同,用碱量也不同。
例如麦草,北方喷放用12%,四川用15%,旧草北方用13%,新草用15%。
汉中用15%。
虽是同种原料,随浆的用途不同,用碱量也有差异。
一般认为制纸板用的半化学浆取下限,制本色化学浆取中间值,制漂白化学浆取上限。
同一原料产地不同,生产季节不同,用碱量也不一样,尤其是稻草的差别最大。
(3)蒸煮液的浓度和液比蒸煮液的浓度是指活性碱的浓度而言,它取决于用碱量与液比。
蒸煮过程中提高蒸煮液的浓度,可以加快脱木素的速度,但同时也会加强对纤维是降解作用。
因此在生产过程中在保持较高粗浆得率的前提下,应采用较低药液浓度与较长蒸煮时间,或是较高的药液浓度与较短的蒸煮时间相配和的工艺条件,以达到脱木素的同时尽可能多的保留纤维素的目的。
(4)硫化度蒸煮液中硫化度的大小对蒸煮时间、纸浆的得率、质量都有一定的影响。
在用碱量一定其它条件相同,在一定范围内增加硫化度,即能降低纸浆中木素的含量又能缩短蒸煮时间,但是硫化度的提高是有一定限度的,当硫化度超过33%,由于有效碱的下降,筛渣率增加,细浆得率下降,纸浆木素含量增高,色泽差,打浆困难。
草浆一般采用15~20%硫化度。
(5)蒸煮的最高温度。
时间、H因子蒸煮的最高温度与蒸煮时间是两个相应的变数,温度高可适当地缩短蒸煮时间,进一步地提高蒸煮温度虽可缩短蒸煮时间,但却会加速纤维素的碱性降解。
蒸煮时间主要是指升温时间与保温时间。
蒸煮时间也是蒸煮温度、蒸煮液、及原料状况等因素的函数值。
是随上述因素而改变的。
由于造纸工业不断的向连续化、自动化发展,生产过程实现程序控制、电子计算机控制,迫切需要将生产过程的控制用数学的方式来表示,因此蒸煮时间与蒸煮温度结合称为一个变数,即H因子。
,即科学又比较准确的调整蒸煮过程,使成浆的质量控制在要求的范围中之内。
当用碱量、H因子、液比固定时,硫化度约在15~35%之间,纸浆内木素含量没有多大变化。
尽管在一定条件下,所用原料不同,其木素结构及脱木素速率也有所不同,也会影响纸浆中木素的含量。
但只要控制好用碱量、液比、H因子,由原料质量引起的纸浆硬度的波动仍可调整到很小的范围。
5.蒸煮作业蒸煮操作包括装锅、送液、升温、小放气、最高温度的保温、大放气、放锅、废液的回收等。
(1)装锅、送液装锅要求装的多,装的快,为了达到这个目的,各厂采取了很多措施,如先将碱液预热到75~90℃,采用装锅器边装锅边送液预浸等。
边装锅边送液的优点是因为蒸煮液已经预热,当原料与热碱液接触后,重量增加,,在装锅器气流或机械的作用下,可以装的更紧密,增加装锅量,尤其是草类原料切断后,单位自由容积大,与热的蒸煮液接触后变软,体积缩小,提高装锅量更显著。
某厂先经预浸螺旋挤压后,再用离心装锅器装锅,装锅量达157.5公斤/m3,一般只用离心搅拌器而不经预浸的装锅量也可达到140公斤/m3。
装锅与送液应配合好,最好在原料加完后,还有多余碱液能在3~5分钟内加完。
碱液提前加完或装完原料还留下大量的碱液,都会降低装锅量,并影响蒸煮液与原料的均匀混合。
边装锅边送液,采用装锅器和预浸还可以减轻体力劳动,改善劳动条件(灰尘少),缩短蒸煮时间,蒸煮均匀,提高得率和浆的质量。
(2)升温与小放气升温是指从装锅后的初温升到蒸煮的最高温度,这段时间的作用是把原料和蒸煮液升到要求的温度,使蒸煮液向纤维原料内部浸透,为了更有效的升温,要排出蒸煮锅内及原料带进的空气及升温中产生的气体,所以要进行小放气,这样避免产生“假压”。
在小放气时,由于减压,蒸煮液自然沸腾,产生对流,使原料和药液翻腾,更有利于蒸煮均匀,减少蒸煮器内部各部分的温差和蒸煮液的浓度差。
升温时间的长短取决于纤维原料是否容易浸透及温度是否均匀,在保证浸透及温度均匀时可以很快升温,到达最高温度进行蒸煮。