制浆造纸原理与工艺 第7章__硫酸盐法制浆.ppt

第七章 硫酸盐法制浆通过硫酸盐法蒸煮植物纤维原料制取纸浆的方法 硫酸盐蒸煮液的有效成份: NaOH+Na2S 7.1 发展简史  1854年 NaOH法，第一个化学制浆法专利。 1884年 硫酸钠制浆专利，硫酸钠还原成硫化物。 1885年 硫酸盐制浆商业化，硫酸盐回收系统建立，Kraft paper。 1930年 二氧化氯漂白。 7.2 名词定义 硫酸盐药液循环流程见图7-1 硫酸盐法制浆术语的定义见表7-1 活性碱（A.A., Active Alkali）： 指NaOH + Na2S, 通常以Na2O(或NaOH)表示。 有效碱（E.A., Effective Alkali）： 指NaOH + 1/2Na2S, 通常以Na2O(或NaOH)表示。 活性碱与有效碱的关系见p77,图７－２　　 硫化度(Sulfidity )： 指碱液中Na2S含量占活性碱NaOH + Na2S含量的百分比。 即： 硫化度（%） =〔 Na2S /（NaOH + Na2S） ×100% 残碱：指蒸煮后废液中所含的活性碱量 用碱量：指蒸煮时活性碱用量（重量）对绝干原料重量的百分比。 液比： 指蒸煮时绝干原料重量（kg 或 t）与蒸煮液总液量体积（L 或 m3）之比。 纸浆得率（Yield）： （1）粗浆得率：蒸煮后所得绝干粗浆重量对蒸煮前绝干原料重量的百分比。 （2）细浆得率：粗浆经筛选后所得绝干细浆重量对蒸煮前绝干原料重量的百分比。 7.3硫酸盐法工艺 硫酸盐法制浆系统简要流程见图7-3 间隙蒸煮法：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（p87,图8-1和8-2,8-5,8-6）,170℃,保温2h。 连续蒸煮法：汽蒸加热-连续加热器-保温1.5-2h。 连续蒸煮器（见图8-9，8-10 ，8-11） 化学品回收系统（见图7-1） （1）黑液增浓； （2）燃烧，形成熔融物； （3）熔融物溶解，形成绿液； （4）绿液用石灰苛化，形成蒸煮液的白液。 碱回收炉的作用 （结构示意见P145图10—18） Na2SO4→Na2S Na2O Na2CO3 7.4 硫酸盐制浆的化学原理 1.木片中的木素在蒸煮液中被氢氧离子（OH－）和硫氢离子（SH－）裂解成碎片。 2.木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化合物。 3.木素碎片发生凝缩反应（自身、与木素、与纤维）。 4.碳水化合物（纤维素+半纤维素）也受到侵袭 并一定程度被溶解（见图7—6，7—7）。 典型蒸煮液中80%木素、50%半纤维素和10%的纤维素被溶解。 硫酸盐法脱木素反应历程 脱木素阶段 1 （初始脱木素阶段） 2 （大量脱木素阶段） 3 （残余木素脱除阶段） E.A.变化 （NaOH， g/L) 51 28 28 15 15 7 木素含量变化（%） 27 22 22 3 3 1 预水解间隙蒸煮 预水解间隙蒸煮程序见p81,图7—9。 降低聚戊糖的含量 获得高比例的纤维素 7.5蒸煮操作与控制 1、木片规格 减少木片厚度有助于加快制浆速度 2、药液硫化度的作用 硫化度（%）=[Na2S/(NaOH+Na2S)]×100% 硫化度越高，制浆越快，得率越大，纸浆越强韧。 3、用碱量的作用 适当过量有助于蒸煮反应完全 软木 12~14%有效碱 硬木 8~10%有效碱 有效碱=NaOH+1/2Na2S 4、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。 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）。 　　　　H-因子= ∫KR(T)dt KR —— 相对反应速率常数 H-因子：以相对反应速率与反应时间的关系制成曲线,曲线下的面积就叫作H-因子。 或者： 相对反应速率乘于时间间隔（见p80,图７－４）。 对一定的原料，蒸煮后浆料中的残余木素含量（与纸浆Kappa值成线性关系）可由蒸煮时的H-因子控制（H-因子增大， Kappa值降低）。 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Kappa值波动范围，稳定纸浆质量（ Kappa值、得率、强度）。 P83,图7—11说明： 固定Kappa值下，增加有效碱则H－因子变小，即在