制浆造纸原理与工艺 第6章_亚硫酸盐制浆.pptVIP

第六章 亚硫酸盐制浆（Sulphite Pulping）  6.1 发展简史  1857年 美国费城化学家 B Tilghman ,发现亚硫酸（H2SO3）可以软化和解离木材纤维 1867年 获得制浆方法的美国专利 1874年 商业化亚硫酸浆 1950年 采用亚硫酸镁和铵多段蒸煮，采用高效回收系统，回收化学品。 6.2 名词定义 Ca（HSO3）2 → CaSO3+H2SO3 溶液pH对反应式的平衡取决定作用 游离酸： 亚硫酸（F.A） 化合SO2： 亚硫酸钙(C.A) 游离SO2%：NaOH滴定法 总的SO2%：直接碘量法 真正的游离SO2 ：游离的SO2与减去化合的SO2 酸比：C.A/F.A，等于１时，表明正盐形成；大与１时，有大量CaSO3沉淀；小于１时，表明会有SO2逸出。 P68,表６－２ 酸性亚硫酸法（acid sulfite）：使用亚硫酸钙，在低pH值(约1.5)进行蒸煮，80%是游离的SO2形式。 亚硫酸氢盐法（bisulfite）：等量游离SO2和化合SO2，在pH 4.5-5.0进行蒸煮。 中性硫酸基和碱性亚硫酸基法未在工业上广泛应用。 工艺过程见p69,图6-1 6．3 工艺过程 吸收塔：石灰石（Ca(OH)2）,氨水（NH4OH）,Mg(OH)2,　Na2CO3 填 料：装于吸收塔中，以增大接触面积 （图6-2） 原 酸：游离SO2与化合SO2按希望得到的一种混合物 蒸煮酸：原酸增浓后的酸（P69）。 蒸煮操作 在一个具有防腐层的钢或不锈钢压力容器（蒸煮锅）中间歇进行（图6-4） 蒸煮程度取决于所需脱除的木素量，由压力、温度（130-140℃）和时间（6-8h）。 见Ｐ71，图６－５，６－６ 6.4 亚硫酸盐制浆的化学原理 （1）游离的亚硫酸与木素化合生成难溶的木素磺酸。 （2）在有盐基存在的情况下，形成易溶的木素磺酸盐。 （3）由于磺化而发生水解反应，木素被裂解成更小更易溶解的分子碎片。 （4）木素被溶解和裂解而溶出，从而释放出纤维素。 在此过程中，部分半纤维被水解成可溶性糖类。 亚硫酸盐蒸煮的特点 容易脱除木素：防油纸和半透明纸 长时蒸煮去除半纤维素：高纯纤维素 木素缩合：颜色发黑，形成不溶性化合物 6.5 蒸煮液制备的化学反应 蒸煮液：H2SO3+ HSO3- SO2的制备： S + O2 →SO2 吸收系统的反应： （1）亚硫酸的形成 SO2 + H2O→H2SO3 （2）与石灰石形成亚硫酸氢钙 CaCO3 + 2 H2SO3 →Ca(HSO3) + CO2 + H2O （3）从氧化镁制取亚硫酸氢镁 MgO + H2O→Mg(OH)2 + H2O MgOH + 2 H2SO3 →Mg(HSO3 ) + H2O （4）从碳酸钠制备亚硫酸氢钠 Na2CO3 + 2 H2SO3 → 2 Na(HSO3) + H2O （5）从氨制取亚硫酸氢铵 NH3 + H2O →NH4OH NH4OH + 2 H2SO3 →NH4HSO3 + H2O 6 .6 蒸煮的控制与操作 1、影响亚硫酸盐蒸煮的变数(p73,表6-3) ①木片 材种 木片的一般性质 水分含量：40～45％， “风干”程度 ② 蒸煮控制 化学品用量（% SO2， 对绝干木材）：４％ 液木比（酸液重/绝干木材重） 温度周期 蒸煮时间控制  ③蒸煮酸液 盐基选择 反应速率依次加快: Ca→Na→Mg→NH4 游离SO2与化合SO2之比(由溶液pH决定) 酸比：C.A/F.A，等于１时，表明正盐形成；大与１时，有大量CaSO3沉淀；小于１时，表明会有SO2逸出。 ④ 控制参数 脱木素程度（以高锰酸钾值或Kappa值表示） Kappa值: 在一定的条件下,一定量的纸浆样品消耗的酸性高锰酸钾的量。 表示蒸煮或漂白后残留在纸浆中的木素及其它还原性物质相对含量的一种指标。 意义：检测脱木素的程度；漂白所需化学品的量的参考 药液颜色 残余SO2 聚合度下降（以纸浆粘度测试值表示） 2、蒸煮操作 （1）装锅、送液 控制木片水分40～45％，有利于药液渗透和增加装锅量；采用蒸汽装锅器，提高木片温度，使木片在锅内分布均匀，初步排除空气和挥发性树脂，有利于药液渗透和增加装锅量。 装锅完毕盖上锅盖后，从锅体下部泵入蒸煮液，使药液中逸出的SO2气体为木片所吸收。在送液后期，将锅上部排出的气体导入气体回收系统（含较多SO2）。 （2）第一段升温和第一段保温 连续而细微的小放汽，避免假压，回收SO2； 到达“临界温度”开始第一段保温，使药液充