一种化学木浆的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种化学方法生产木浆的方法。本发明专利技术的方法包括以下步骤：①浸渍：将制浆木片和浸渍液加入到容器中，浸渍温度为５０～９８℃，浸渍时间为１５～５０分钟，浸渍液采用部分或全部蒸煮液；②挤压疏解：浸渍处理后的木片采用挤压设备进行挤压疏解，压缩比为３～６∶１；③脱木素：将挤压后的木片、上述的浸渍废液和蒸煮液一起加入到蒸煮器中，进行蒸煮脱木素反应。本发明专利技术可以降低用碱量或蒸煮时间，减少汽耗，降低打浆能耗，提高单位设备生产能力；充分利用纤维原料，如树节等；蒸煮药液渗透均匀，可提高制浆得率和蒸煮的均一性，降低筛渣率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纸浆的生产方法，特别涉及一种化学方法生产木浆的方法。
技术介绍
制浆造纸是资金、能源和技术密集型行业。据1995年统计资料，全球造纸工业总销售额达2600亿美元，资产4000亿美元，行业地位仅次于电信业和汽车工业，且行业的发展与国民经济的增长一致。目前，世界纸浆产量在1.74亿吨以上。木材具有供应稳定、集中，成浆强度高，抄造性能好等一系列优点而成为制浆造纸行业的主要纤维原料，世界木材制浆比例占95％以上，而化学木浆占总木浆产量的65％以上。化学木浆具有强度好，成浆白度高且稳定，已成为大部分纸种、尤其是高档纸种抄造的必用浆种。化学浆生产主要有碱法和亚硫酸盐法，常规的生产流程为木片与蒸煮药液混合后在各种蒸煮器中进行高温蒸煮脱木素。相对于麦草、蔗渣等非木材纤维原料，木材因其材质坚硬，基本密度大，常规化学法制浆存在一系列问题(1)因木材结构致密，蒸煮药液向木片内部的渗透和蒸煮过程反应产物的溶出困难，造成木材化学浆的生产有化学药品用量大、蒸煮时间长和蒸汽消耗高等问题。另外，蒸煮药液渗透困难也造成纸浆质量不均一，筛渣率高。(2)对于基本密度很大的树种，如树龄大的桉木，蒽醌等蒸煮助剂很难渗透到木片内部，不能起到蒸煮助剂的加快脱木素反应、保护碳水化合物的作用。(3)木材中伴生更为坚硬的树节，这些节子在蒸煮需事先除去，如混在蒸煮器中蒸煮，则药液渗透困难，一般作为浆渣筛出，造成大量的纤维原料浪费。另外，化学木浆的蒸煮工段设备投资较大。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上不足，提供了一种新的化学木浆生产方法，可强化蒸煮药液及助剂的均匀渗透，加快蒸煮脱木素反应速率，提高蒸煮的均一性，大幅度降低化学浆的生产成本，且对纸浆的强度指标影响很小。本专利技术是通过以下措施来实现的本专利技术的生产方法，包括以下步骤，①浸渍将制浆木片和浸渍液加入到容器中，浸渍温度为50～98℃，浸渍时间为15～50分钟，浸渍液采用部分或全部蒸煮液；②挤压疏解浸渍处理后的木片采用挤压设备进行挤压疏解，压缩比为3～6∶1；③脱木素将挤压后的木片、上述的浸渍废液和蒸煮液一起加入到蒸煮器中，进行蒸煮脱木素反应。上述脱木素蒸煮液为常规的碱法制浆蒸煮液，或亚硫酸盐法制浆蒸煮液。碱法制浆时，用碱量一般为10％～24％(以Na2O重量计)，液比1∶2～5。亚硫酸盐制浆时，可以为酸性、碱性或中性亚硫酸盐，其浓度为常规浓度。本专利技术的生产流程包括三个工段，即浸渍-挤压疏解-脱木素，或Impregnation-Extrusion-Delignification，简称为IED制浆。浸渍一为软化原料，尤其是材质坚硬的阔叶木，减少纤维在挤压疏解过程中所受到的纤维变短、纤维细胞壁的损伤等不利影响，尽量减少挤压疏解对成浆强度降低的影响。二为蒸煮液的预渗透，浸渍采用的化学溶液为蒸煮液，在浸渍阶段蒸煮液可以达到很好的渗透，为蒸煮阶段的原料脱木素创造好的条件，同样使木片吸收药液均匀，减少筛渣率。采用水蒸汽处理，可排除木片中的空气，也可以达到加速蒸煮阶段药液渗透的目的；三为溶出部分抽出物和低分子量碳水化合物和木素。四，浸渍液进入蒸煮阶段，避免了环境污染，节约了原料，降低了成本。五，浸渍液浓度比常规使用的浸渍液高，提高了药液的渗透。六，浸渍液一般使用蒸煮液部分或全部，一般占蒸煮液的大部分。挤压疏解挤压使木片产出许多龟裂，结构变得疏松，木片变薄，堆积密度变小，形成立体网状结构的木丝团。这种木丝团比表面积变大，易于均匀吸收药品，使脱木素反应速度相应加快，反应物也易于溶出。此阶段为强化蒸煮药液的均匀渗透、减少蒸煮化学药品用量、减少蒸煮时间和提高蒸煮成浆均一性的关键。本阶段的挤压疏解，其压缩比比一般的挤压大，一般达到3～6∶1，最好为4∶1。脱木素经以上二个工段的处理后，木片的物理和化学性质发生了很大的变化，更有利于脱木素反应。脱木素工段在常规蒸煮器中进行，蒸煮液用浸渍废液或补加部分化学溶液，蒸煮液主要来自于浸渍废液。下面以杨木为例，分别按照碱法化学浆和亚硫酸盐化学浆，使用本专利技术的生产方法与常规工艺进行性能对比。试验原料取自山东惠民县，树龄5年，胸径14.3cm，木粉白度61.4％ISO，基本密度0.392g/cm3，纤维长度加权平均长度为0.853mm。实验室手工去皮、削片，木片规格为25mm×20mm×3～5mm，合格率在90％以上，其主要化学成分见表1。表1窄冠杨黑11主要化学成分(％)抽出物综纤 酸不 酸溶聚戊糖冷水 热水 1％NaOH 苯醇维素 溶木素 木素2.38 3.77 21.38 3.5880.37 22.60 3.21 25.831.碱法化学浆杨树等阔叶木的木材特性为半纤维素含量高，木素和纤维素含量低，乙酰基含量高，并且绝大部分和半纤维素相连。植物纤维原料在NaOH溶液的作用(＜100℃＝下，大部分抽出物被溶出，同时分子量较小的木素和碳水化合物也被溶出，乙酰基在碱的作用下生成乙酸钠而溶解，在半纤维素结构上形成羟基，将水吸到它的周围增加纤维润胀。因此，NaOH处理会显著软化木材。试验对5年生窄冠杨黑11 IED制浆进行了减少蒸煮化学药品和降低蒸煮时间的研究。浸渍采取了三种方式，一为常规汽蒸处理；二为NaOH浸渍处理；三为Na2SO3浸渍处理，三种不同的浸渍条件及得率如表2所示。表2不同浸渍处理方式工艺条件及结果浸渍废液碱浸渍方式 NaOH/％Na2SO3/％ Na2CO3/％ 时间/min得率/％浓/g/L汽蒸 - - -20 97.92 -14％NaOH 14 - -30 91.81 27.4420％NaOH 20 - -30 91.12 45.5220％Na2SO3- 17 340 103.14 -注各化学品用量以Na2O计，液比1∶4，浸渍温度95～98℃。表3减少用碱量法化学浆蒸煮结果木片状态 未挤压挤压制浆方法 Soda-AQ KP Soda-AQ KP编号 11# 12# 21# 22# 23# 24#浸渍方法 - - 汽蒸 14％NaOH 20％NaOH汽蒸用碱量/％(Na2O计)20 2014 14 14 14粗浆得率/％ 49.62 49.58 50.6856.3155.28 50.68细浆得率/％ 48.11 48.64 50.1255.2354.16 50.21筛渣率/％ 1.510.94 0.56 1.08 1.120.47卡伯值20.35 17.67 19.6424.0124.02 21.85粘度mL/g 927.0 1017.9738.2790.8784.3 876.0注蒸煮条件最高温度165℃；升温时间90min，保温时间120min，液比1∶4，Soda-AQ法AQ0.05％，KP法硫化度25％。对汽蒸和NaOH预处理的原料采用相同的升温曲线进行Soda-AQ和KP法蒸煮，未处理木片用碱量为20％，各种浸渍挤压预处理总用碱量为14％，蒸煮结果如表3所示。用碱量降低6％后成浆的卡伯值差别较小，可见挤压预处理可显著提高木片的表面积，增大蒸煮液的渗透作用，脱木素反应速度变快，这是减少用碱量的主要原因。各种预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学木浆的生产方法，其特征在于：包括以下步骤，①浸渍：将制浆木片和浸渍液加入到容器中，浸渍温度为５０～９８℃，浸渍时间为１５～５０分钟，浸渍液采用部分或全部蒸煮液；②挤压疏解：浸渍处理后的木片采用挤压设备进行挤压疏解，压 缩比为３～６∶１；③脱木素：将挤压后的木片、上述的浸渍废液和蒸煮液一起加入到蒸煮器中，进行蒸煮脱木素反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志强，陈嘉川，
申请(专利权)人：山东轻工业学院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]