湿裂化法处理麦草碱法制纸浆黑液工艺条件的研究.pdf

湿裂化法处理麦草碱法 制纸浆黑液工艺条件的研究 谭 龙 谭国民 张明善 邓德敏 杨振海 摘要本论文用工业生产的麦草碱法制纸浆的半浓黑液，进行湿裂化法处理，于1996一1998年对工艺 条件进行了系统的研究。探索在160一254℃范围内，黑液经过湿裂化法处理后，粘度、热膨松度(ⅥE)和 除硅率等的变化规律，找出了较优的工艺条件。本文将主要报道试验研究的结果。 一、基本情况 本论文采用山东省某厂工业生产的麦草碱法制纸浆黑液(以下简称黑液)，进行湿裂化 法处理，在不同的工艺条件下，研究黑液性质的变化。黑液裂化是指黑液有机物在高温下大 分子分解为小分子的过程，大分子分解后，分子数量变多，平均分子量变小。黑液湿裂化是 指黑液有机物在水中进行裂化。黑液干裂化是指干黑液固形物中的有机物在空气中进行裂 化。对黑液分别进行湿裂化和干裂化处理，黑液中发生裂化反应的物质、发生的化学反应、 反应产物、反应机理和反应条件等，都有很大的差别。我们对黑液的湿裂化和干裂化，都分 别进行了多年的研究。 黑液湿裂化的设备采用容积4升的电加热可控温度的进口不锈钢高压反应釜。可承受的 最高压力为55MPa。 本试验采用半浓黑液。一方面因为湿裂化处理主要的目的是降低黑液的粘度，使黑液容 易蒸发到高浓度，但蒸发的困难主要发生在从半浓黑液蒸发到浓黑液的阶段，而不是发生在 从稀黑液蒸发到半浓黑液的阶段。另一方面，半浓黑液含固形物浓度约为25％，每吨黑液 固形物的半浓黑液量为4吨；稀黑液含固形物浓度约为10％，每吨黑液固形物的稀黑液量 为10吨，处理半浓黑液的量比处理稀黑液的量可减少60％。不仅可以大幅度减少处理设备 的容积和投资，而且可以大量减少蒸气和电能的消耗，降低运行成本。 为了考察不同浓度的黑液在进行湿裂化处理后对粘度变化的影响，我们对含固形物浓度 10％的稀黑液在不同温度下也进行了湿裂化处理的系统试验。试验结果表明，稀黑液的粘度 随湿裂化温度的升高而降低，其变化规律与半浓黑液基本相同，说明黑液浓度对湿裂化过程 影响不大。稀黑液的试验数据这里就不再赘述了。 为了考察湿裂化处理不同的反应时间对黑液粘度变化的影响，我们对含固形物浓度 25．1％的半浓黑液，在相同的湿裂化温度下，进行不同时间的保温处理，让黑液继续在该温 度下进行湿裂化反应。结果表明，随着反应时间的延长，黑液湿裂化的程度会加深，但不如 提高温度的效果大。为了减小反应设备的容积，降低设备投资，缩短生产时间，应该适当缩 短保温反应的时间，而采用适当提高反应温度的办法，来增加湿裂化反应的深度。本试验采 用升温到反应温度后立即断电，让黑液缓慢地自然冷却到常温。 二、黑液进行湿裂化处理时，温度变化对湿裂化处理结果的影响 1、湿裂化温度变化对黑液粘度变化的影响： 在不同的反应温度下，对含固形物浓度25．1％的半浓黑液进行湿裂化处理，黑液有机 物裂化降解的程度不同。湿裂化处理的温度越高，分子量大的有机物要优先降解，分子量小 41 的有机物降解较少，分子量更小的有机物如醋酸钠则不降解。随着黑液有机物的大分子裂化 降解为小分子，黑液的粘度降低了。具体数据如表1和图1所示： 表1 湿裂化温度变化对黑液粘度变化的影响 温度 ℃ 160164170180185190201206210216223233243254 粘度mPa．s1089888．567．554 40 25 20 16 13 l】．6 10．49．7 8．8 120：一一’一……一……～—“_————————————————————————————————————————-一 以上数据表明，根据生产的需要， 只需调节湿裂化处理的温度，就可以 】OO 获得所需的，低于苇浆黑液、达到木 80 浆黑液的粘度。黑液粘度经过湿裂化 60 处理后，要降低80％以上，是可以达 40