化学制浆介绍

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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。

植物纤维的组织结构：

ML， P，（ML＋P＝CML）， S1 S2 S3

木素的分布：密度 ML（胞间层）最大

含量 S2层最大

据有关研究，目前认为脱木素顺序：

硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法：S层先于ML层

中性亚硫酸盐法：ML层先于S层

四、蒸煮过程脱木素反应历程

针叶木硫酸盐法脱木素反应历程

五、蒸煮过程脱木素化学反应动力学研究结果

影响碱法蒸煮的主要参数：蒸煮时间与蒸煮温度

在一定范围内，提高温度可以缩短时间，温度降低则必须延长时间。即：一定范围内温度和时间可以互为补偿。

1957年加拿大制浆造纸研究所K.E.Vroom 提出了H-factor的概念，把蒸煮温度与时间作为单一变数考虑，用以控制蒸煮终点，从而稳定蒸煮后纸浆的质量，促进蒸煮过程的自动化控制（建立数学模型）。

对一定的原料，蒸煮后浆料中的残余木素含量（与纸浆卡伯值成线性关系）可由蒸煮时的H-因子控制（H-因子增大，卡伯值降低），因此可以利用H-因子确定蒸煮终点，

灵活调节生产（根据蒸煮温度的波动调节蒸煮时间），减少卡伯值波动范围，稳定纸浆质量（卡伯值、得率、强度）。

第三节蒸煮方法与蒸煮技术

一、碱法蒸煮

（一）蒸煮操作（间歇式蒸煮）

1 ．装料、送液：

（ 1 ）提高单位容积装料量；（木片蒸汽装锅器，草片机械装料器）

（ 2 ）药液与料片混合均匀；（预浸）

（ 3 ）装料送液时间不宜太长；

（ 4 ）送液液温要恰当；

（ 5 ）料片、药液必须计量准确。

2 ．升温、小放气

升温时间宜稍长，均匀升温；

升温到一定温度或压力时需进行小放汽，以排除空气，避免假压。

松木原料在小放汽时可以回收松节油。

3 ．最高温（ Tmax ）下的保温

视原料品种与浆料要求而定

4 ．喷放

配合碱回收（浆料温度与黑液浓度都要高）

（二）蒸煮工艺条件的确定（间歇式蒸煮）

1 ．用碱量的确定

根据：（ 1 ）原料种类与质量

（ 2 ）纸浆要求

（ 3 ）残碱要求（蒸煮终点 pH 值不低于 12 ）2 ．液比的确定

用碱量一定时，液比的大小影响：

（ 1 ）药液的浓度

（ 2 ）药液与原料的混合

（ 3 ）蒸煮锅内药液的循环

一般采用的液比 : 蒸球 1 ： 2 ～ 1 ： 3

立锅 1 ： 4 ～ 1 ： 5

3 ．硫化度的确定

取决于原料种类（木素含量、组织结构等）和成浆要求（卡伯值）。

一般：针叶木 25 ～ 30 ％

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

4 ．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（卡伯值）。