第三章 高得率法制浆
第三章化学法制浆
和其它键型联接而构成的立体网状高分子化合物。 碱法蒸煮主要就是NaOH与之反应，使木素结构单元 间的联接断裂并使之溶出，同时尽量防止断裂了的 木素分子碎片再缩合而变成大分子。由于烧碱法和 硫酸盐法药液化学成分不同，在蒸煮过程中，化学 反应有相同点，也有不同之处。 碱法蒸煮过程NaOH与木素反应主要是酚型-烷基-芳 基醚键联接经过形成亚甲基醌结构的碱化断裂反应， 反应过程参见下图。
2CH 3 SNa CH 3 SCH3 Na2 S CH 3 SNa CH 3OR RONa CH 3 SCH3
甲硫醇为具有特殊恶臭的气体，沸点5.8℃，易污染大气。
二甲硫醚沸点为38℃，因在常温下是液体，臭味较甲硫醇小。 因此，煮硬浆较煮软浆臭味大；蒸煮液硫化物用量高，较硫 化物用量低，臭味大。不同植物原料臭味不同，其中以阔叶 材臭味最大，针叶材次之，草类最小。硫酸盐蒸煮臭气除上 述原因外，NaSH水解产生微量H2S也是原因之一。在很少情 况下，甲硫醇经氧化后生成二甲二硫醚。
烧碱法
脱木素能力比石灰法强，但生产化学浆时仍
要加入蒸煮助剂提高脱木素能力。 它的优点是成浆颜色较浅，易漂白。国内草 浆厂大部分采用烧碱法蒸煮。
硫酸盐法
硫酸盐法蒸煮对原料适应性强。 脱木素能力强，生产的浆强度高，蒸煮的针
叶木浆又称为牛皮浆，适用于抄包装用的牛 皮纸及纸袋纸。 黑液污染重，制浆颜色深难漂白。
（二）亚硫酸盐法 酸性亚硫酸盐法 亚硫酸氢盐法 中性亚硫酸盐法 碱法亚硫酸盐法
碱法制浆分类及特点 石灰法： 脱木素能力较差，但脱色、去污能力强。 适用于处理木素含量低的草类原料，生产箱 纸板用浆；以及蒸煮破布，废棉和旧麻袋配 抄特种纸。 有时还配加少量碳酸钠混合蒸煮；
制浆造纸的主要术语
制浆造纸的主要术语(一）制浆1、制浆：制浆是指利用化学的方法或机械的方法或两者结合的方法使植物纤维原料离解变成本色纸浆(未漂浆）或进一步变成漂白纸浆的生产过程。
制浆方法分为化学法和高得率法。
化学法包括碱法和亚硫酸盐法；高得率制浆包括半化学法、化学机械法和机械法。
2、本色浆：不需漂白的纸浆称为本色浆，用于生产如：水泥袋纸、电缆纸、电容器纸等。
3、漂白浆：经过漂白后的纸浆称为漂白浆,用于生产如：胶版纸、书写纸、铜版原纸等高级文化用纸。
4、木浆：以木材为原料制得的纸浆称为木浆，主要包括针叶木浆（又称软木浆）和阔叶木浆（又称硬木浆).5、非木浆：以各种非木材为原料制得的纸浆称为非木浆，主要包括棉浆、竹浆、蔗渣浆、麦草浆、棉秆浆、稻草浆等。
6、废纸浆：对废纸进行处理后制得的纸浆称为废纸浆，主要包括包装废纸浆和废纸脱墨浆等.7、化学浆：以各种化学药剂作为蒸煮液制得的纸浆称为化学浆。
8、半化学浆:采用与化学法相同的蒸煮液进行较轻微的处理后再加以机械磨浆处理得到的纸浆称为半化学浆.9、化学机械浆:采用比半化学法更轻微的化学处理然后或同时加以机械磨浆处理得到的纸浆称为化学机械浆。
10、机械浆：不用化学处理，而用各种机械法生产的纸浆统称为机械浆。
11、蒸煮:蒸煮就是在蒸煮设备（蒸球、蒸煮锅、连续蒸煮器)内使蒸煮液与植物纤维原料充分混合，在一定的温度、压力下进行化学反应,脱除原料中木素、获取纸浆的工艺过程。
12、黑液：原料经碱法蒸煮后，从纸浆中分离出来的残液称为黑液。
13、纸浆得率：又称纸浆收获率，原料经蒸煮后所得绝干（或风干）粗浆重量对未蒸煮前绝干（或风干）原料重量的百分比,一般称为粗浆得率；粗浆经筛选后所得绝干(或风干)细浆的重量对绝干（或风干)原料重量的百分比称为细浆得率。
14、纸浆硬度:纸浆硬度是表示原料经蒸煮后残留在纸浆中的木素和其他还原性物质的相对量，测定时通常采用高锰酸钾作为氧化剂，以高锰酸钾值、卡伯值或贝克曼值表示。
第三章化学法制浆
烧碱法
脱木素能力比石灰法强，但生产化学浆时仍
要加入蒸煮助剂提高脱木素能力。 它的优点是成浆颜色较浅，易漂白。国内草 浆厂大部分采用烧碱法蒸煮。
硫酸盐法
硫酸盐法蒸煮对原料适应性强。 脱木素能力强，生产的浆强度高，蒸煮的针
叶木浆又称为牛皮浆，适用于抄包装用的牛 皮纸及纸袋纸。 黑液污染重，制浆颜色深难漂白。
蒸煮中强调药液的渗透！
（二）蒸煮中的化学变化
碱法蒸煮的主要化学反应包括： 原料（ 木素、纤维素、半纤维素、其它 少量组分）+ 碱（NaOH 、Na2S）
焦点：在尽量少损伤纤维素和半纤维素的
前提下加快木素的脱除
1、木素与碱的反应 ①木素与NaOH的反应
木素是由许多苯丙烷结构单元通过醚键、碳-碳键
随着剥皮反应的不断进行，纤维素聚合度变小，纸
浆的得率下降，碱耗增加。所以，剥皮反应是有害 的。 纤维素大分子剥皮反应中损失的部分，在碱液中其 最终降解产物主要是葡萄糖异变糖酸及2,5-二羟基 戊酸，还有相当量的乳酸、甲酸、乙酸及少量乙醇 酸。 终止反应→在剥皮反应进行的同时，还发生终止反 应，即在碱法蒸煮条件下，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。
②木素与硫化钠的反应 在硫酸盐法蒸煮中还存在Na2S与木素的反应， Na2S水解生 成NaOH和NaHS，蒸煮初期溶液中NaOH浓度高，使Na2S的水解 受到抑制。随着蒸煮的进行，NaOH逐渐消耗，浓度降低， Na2S逐渐水解。硫酸盐法制浆中，用Na2S代替部分NaOH，相 应地降低了NaOH的浓度，使蒸煮反应较缓和，从而减轻对纤 维素和半纤维素的降解；同时由于Na2S水解后生成NaHS，而 NaHS中的HS-离子能与木素迅速反应，特别是它能使木素大 分子中存在较多的烷基-芳基醚键断裂，生成硫化木素，从 而使木素脱除比单一的氢氧化钠快，缩短了纤维原料与高温 碱液接触的时间，有利于保护碳水化合物。因此 ，与烧碱 法比较采用硫酸盐法蒸煮，不仅可以缩短蒸煮时间，而且还 能提高成浆得率和物理强度。
制浆造纸原理复习题
制浆造纸原理复习题一、单选题（每小题1分，共10分）1、合格木片一般长为（ C ）A、15-25mmB、20-30mmC、15-20mmD、10-15mm2、表示由苛化绿液制成的溶液的名称是（ B ）A、黑液B、白液C、绿液D、红液3、快速热臵换蒸煮技术中，蒸煮过程有（ B ）次黑液臵换A、二次B、三次C、四次D、五次4、NSSC为（ A ）A、中性亚硫酸盐法半化学浆B、碱性亚硫酸钠法半化学浆C、压力盘磨机械浆D、化学预热机械浆5、压力筛的心脏（ D ）A、筛孔B、筛鼓C、筛框D、筛板6、全无氯简称为（ B ）A、ECFB、TCFC、TEFD、TFC7、高的率浆的得率在（ C ）A、65%-85%B、80%-90%C、50%-65%D、＜50%8、在APMP制浆过程中，预处理药液中不可加入（ D ）A、EDTAB、三聚磷酸钠C、硅酸钠D、碳酸钠9、碱法蒸煮时，不属于碳水化合物碱性水解结果的是（ C ）A、纸浆平均聚合度下降强度降低B、制浆得率下降C、纸浆铜价下降D、粘度下降10、以下不属于高得率浆的是（ C ）A、半化学浆B、机械浆C、化学浆D、化学机械浆二、填空题（每小题0.5分，共22分）1、原木的贮存，有水上贮存和地面贮存两种方式2、备料工艺分为干法备料、全湿法备料和干湿结合备料三种3、料片的常见输送方式：气流输送、胶带输送机输送、埋刮板输送机输送和斗式提升机输送等4、黑液进入喷放锅的目的: 稀释和降温5、快速热臵换蒸煮RDH技术目标是生产低硬度、低汽耗和低污染的纸浆6、磨浆过程可分为三个区段：破碎区、粗磨区、精磨区7、在机械浆的生产中，主要能量消耗于精磨过程8、洗涤方式可分为单段洗涤和多段洗涤9、消泡方法：消泡剂消泡、高压蒸汽消泡、机械消泡、抽吸消泡、静臵消泡10、较完整的筛选与净化流程一般包括粗选、精选和净化三部分11、发生缩合反应得条件缺碱升温12、化学法包括碱法和亚硫酸盐法13、备料的基本过程为原料的贮存；原料的处理；处理后料片14、漂白是作用于纤维，以提高其白度的化学过程15、未漂白浆的颜色是黄色或咖啡色，经漂白后的纸浆纤维略带黄色至灰白色16、纸张的不透明度取决于光吸收系数、光散射系数和纸的定量17、蒸煮过程或程序大致分为装料、送液、升温、小放气、在最高压力或温度下的保温、大放气和放料三、判断题（每题1分，共8分，正确打∨，错误打×）1、硫酸盐法添加多硫化物制浆，可保护碳水化合物和提高得率（∨）2、木片规格一般为长15-20mm，厚3-7mm，宽5-20mm，木片合格率在90%以上（∨）3、亚硫酸盐法得率比碱法低，蒸煮化学药品成本低，未漂白浆的白度高，纸浆容易漂白（×）4、碱法制浆中碳水化合物的反应基本上与蒸煮液中硫化物的含量有关（×）5、料片的破碎，在盘磨机破碎区首先发生，而良好的纤维化是在离开破碎区后一段时间内完成的，纤维的完全离解与细纤维化，则在精磨区产生的。
制浆造纸生产工艺控制讲义1
《生产工艺控制》第一部分制浆部分的控制第一节备料工段控制备料的分类（按原料）：木材备料（机械木浆备料、化学木浆备料、木片磨木浆备料）草类备料（干法备料、湿法备料、干湿法备料）备料的目的：提供合格料片，减少药品消耗，减少设备磨损。
一、木材原料备料的主要技术参数控制1、料片的规格。
长15—20mm，厚3—5mm，宽不限（小于长）。
料片的规格主要取决于削片机，削片机的刀距（刀片的刀刃与刀盘平面的距离）决定木片的长度，刀高（刀刃与刀牙的距离，15—20mm）决定木片的厚度。
生产中通过调整削片刀调整料片的尺寸。
2、合格率。
原木木片的合格率要大于85%，板皮木片合格率大于75%。
（1）与刀刃角有关：刀刃角增大，木片变薄，过大木片易碎，刀刃角一般为34°—42°。
（2）削片刀与底刀的间距有关：间距越大，易成长片，间距一般为0.3~0.5mm。
3、水份。
水份提高，备料的合格率上升（但是不能太高，影响液比、生产能力等）。
一般冬季水份为25—35%（过大易冻、结冰），夏季35—45%。
4、杂物含量。
越小越好，一般通过筛选设备（如：摇摆筛）除杂。
岳阳，木片长16—40mm，厚度3—6mm，合格率≥70%。
二、草类原料备料的主要参数控制（麦草）1、料片规格。
草片长度：10—30mm。
与切草机的飞刀辊转速、进料口喂料规则有关。
2、合格率。
≥85%。
3、水份。
干法备料14—15%，湿法备料40%。
4、杂物含量。
越小越好。
筛选设备的性能决定了杂物含量的多少。
第二节蒸煮工段控制制浆方法：碱法（AP、硫酸盐法、多硫化钠法、碱性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐法、亚铵法）亚硫酸盐法（亚硫酸镁法、亚硫酸氢盐法、酸性亚硫酸氢盐法）一、原料主要技术参数控制1、木片及草片。
⑴规格；⑵杂物含量；⑶水份；⑷配用量：依据装锅容积、液比进行计量。
2、蒸煮药液的技术参数控制。
⑴温度。
温度提高，有利于药液的浸透，赶走气泡；过高则蒸汽耗用量增大。
第三章 化学制浆
第一阶段：初始脱木素阶段（升温至150℃ 以前） 碱浓下降快，木素溶出少（﹤30%）
第二阶段：大量脱木素阶段（ 从150℃升温至最高温度Tmax ）
碱浓下降变慢，木素溶出多（60%~70%） 第三阶段：残余木素脱除阶段（Tmax下保温 ）
碱浓下降率有所增加，木素溶出10%以下
Chapter 3
Chemical Cooking
Pulping chemistry and technology
CONTENTS
Introduction
Brief history of chemical pulping development
Chemistry of chemical pulping Delignification
0
角隅区木素脱除率（%）20 40 60 80 100 0 40
复合胞间层 次生壁
80 120 160 时间（min）
200
落叶松硫酸盐法制浆脱木素局部化学
Pulping Chemistry and Technology
Carbohydrate reactions
剥皮反应-peeling reaction
Delignification in alkaline cooking Cleavage of -O-4 structure
非酚形-芳基醚键非常稳定，只在两种条件下断裂
具有 -羟基，可以进行碱化断裂 具有 -羰基，可以进行硫化断裂
酚形-芳基醚键可以进行碱化断裂和硫化断裂
Pulping Chemistry and Technology
其它针叶木与阔叶木硫酸盐法蒸煮的脱木素反应历程同上规 律可分为上述三个阶段，但具体温度等随原料不同而有所差 别。
纸浆造纸机械与设备
制浆造纸机械与设备――第三章
缺点： 1. RMP和TMP的单位电耗要比GMP高50%以上，针叶木的 动力消耗为1500~2000千瓦时/吨浆； 2. 盘磨机磨盘使用寿命短，设备维修费用高，维修工作量 大； 3. 成纸平滑度较低，白度稍差。
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二、典型流程
制浆造纸机械与设备――第三章
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制浆造纸机械与设备――第三章
搓丝机的工作机理与特征
• 动态挤压原理 • 搓丝机两个螺杆的几何参数相同、转向相同 ，在啮合区 除中心连线之外，各点的相对速度不同，所以产生的剪切 速度不同 • 正向螺旋的主要作用是输送和压缩物料，到反向螺旋杆 处，正、反向螺旋的相互作用形成挤压区，迫使物料从反 向螺杆的开槽处挤出，从而被剪切揉碎成一定长度的纤维 状。 • 浆料在正向输送元件和反向输送元件作用下，形成高压 区，纤维物料之间产生很大摩擦力，导致纤维间的分离， 进而使之分丝帚化、压溃。
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制浆造纸机械与设备――第三章
挤压疏解机工作部分结构图
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四、盘磨机械浆系统的配套设备
制浆造纸机械与设备――第三章
浸渍器 CTMP和CMP制浆设备中配有用药液泡浸料片的装置。 （1）卧管式浸渍器： （2）立管压胀式浸渍器 （3）斜管浸渍器
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制浆造纸机械与设备――第三章
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制浆造纸机械与设备――第三章 一种国产的螺旋加料器
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制浆造纸机械与设备――第三章
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制浆造纸机械与设备――第三章
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制浆流程
与蒸煮有关的术语及计算
1、用碱量：蒸煮时活性碱用量对绝干原料重量的 百分比。 2、硫化度：为硫酸盐法专用的术语，表示蒸煮液 （或白液）中所含硫化钠的量对其活性碱重量的百 分比，以Na2O表示。
3、液比： 系指总蒸煮液体积（包括原料水分、碱液中含水量、 补充水量等）对绝干纤维原料重量之比。 4、纸浆硬度： 主要表明原料被蒸解的程度，亦即衡量纸浆中木素 等非纤维素物质除去的程度。木浆多用贝克曼价而 草浆多用高锰酸钾值表示。 5、得率（粗浆收获率）： 系指蒸煮后所得纸浆绝干重量与蒸煮前纤维原料绝 干重量之百分比。 6、黑液：蒸煮后浆中分离出的黑褐色废液。 7、残碱：黑液中碱的浓度（g/L）。
高得率制浆
一、发展高得率法制浆的意义： 1. 充分合理地利用植物纤维原料资源
2. 减轻制浆废水中的污染物质
3. 满足产品性能的需要（成纸吸墨性好，不透明度高，“质地”
松柔，适印性好）
制浆得率：一般化学法制浆不超过50%，得率在50%以上， 65%以下的化学浆称为“高得率化学浆”
机械浆的特点
优点：得率高、成本低、污染轻。成纸吸 墨性好，不透明度高，“质地”松柔，适 印性好。 缺点：动耗高，纤维分散性差，成纸强度 低，易返黄。
麦草湿法备料工艺流程
化学法制浆
化学法制浆分类 化学法制浆的实质是通过化学药液与植物纤维原料在高 温下的反应，使胞间层的木素尽可能多的溶出，原料分 离成浆。目前用于蒸煮植物纤维原料的化学药品种类繁 多，但主要方法有碱法和亚硫酸盐法。
（一）碱法制浆
碱法制浆蒸煮液为碱性药液，常用的方法有：石灰法、
高得率制浆主要方法的基本流程与特点