添加助剂的置换蒸煮技术
2010-05-15 17:40:01 阅读5 评论0 字号：大中小
添加助剂的置换蒸煮技术
⊙张运涛刘秋娟（天津科技大学，天津市制浆造纸重点实验室，天津300457）
《中华纸业》第30卷第16期2009年8月 第59-61页
Displacement cooking technology with additives added
⊙ZHANG Yun-tao, LIU Qiu-juan
(Tianjin Key Laboratory of Pulp and Paper, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)
中图分类号: TS727+.1; TS743+.1
文献标志码: A
文章编号: 1007-9211(2009)16-0059-03
摘 要：研究了蒽醌、水溶性醌类助剂CT-1以及蒽醌与十二烷基苯磺酸钠复配使用在两种置换蒸煮工艺中的应用效果。结果表明，对于两种置换蒸煮工艺，添加以上几种助剂均可以提高置换蒸煮效果，且助剂的添加位置不同，其作用效果也不同。
关键词：置换蒸煮；蒸煮助剂；蒽醌；十二烷基苯磺酸钠；CT-1
Abstract: The effects of some cooking additives such as anthraqui-none, sodium dodecyl benzene sulfonate and the water-soluble qui-none additive CT-1 in two kinds of displacement cooking processes were studied. The results indicate that all of above additives have effects on both of the two displacement cooking processes, and the effects will be different when they are added in different cooking stages.
Key words: displacement cooking; cooking additives; anthraqui-none; sodium dodecyl benzene sulfonate; CT-1
在漂白硫酸盐浆的生产中，越来越多的工厂采用改良的硫酸盐法蒸煮（深度脱木素技术）深度脱木素技术，根据提高脱木素选择性的四个原则，对蒸煮过程中不同脱木素阶段的OH-和HS-的浓度以及温度进行优化，在降低纸浆硬度的同时，保持了纸浆的强度。深度脱木素技术用于连续蒸煮主要是EMCC、低固形物蒸煮、等温蒸煮等；用于间歇蒸煮主要是RDH、SuperBatch、EnerBatch、DDS等。其中DDS是{zx1}开发的新型间歇式置换蒸煮系统，其主要特点是在装料（chip fill）阶段添加冷白液，以扩展温充（warm fill）的作用，将全部白液分批加入，使整个蒸煮过程中碱浓的分布趋于一致，减少了碳水化合物的损失，提高了纸浆的强度[1～3]。但是，对原料深度蒸煮的同时也会造成得率的下降。
众所周知，在碱法蒸煮中添加某些蒸煮助剂，会提高纸浆得率，降低纸浆卡伯值，缩短蒸煮时间。因此，本文对几种蒸煮助剂在置换蒸煮工艺中的应用效果进行了研究，以期提高整个蒸煮过程的得率，降低纸浆的硬度。
1实验
1.1原料
蒸煮用原料为白俄罗斯桦木、杨木和桤木的混合阔叶木木片，其比例为桦木:杨木:桤木=80:10:10。蒸煮前木片用水浸泡至水分含量为40%左右。
置换蒸煮所用黑液：采用15L回转式电热蒸煮锅，按照表1所列的工艺参数，进行循环蒸煮，然后将各段处理后黑液混合而成，其中，Na2S7.17g/l，NaOH6.38g/l（均以NaOH计），固形物含量14.74%。
1.2 蒸煮实验
1.2.1置换蒸煮工艺
蒸煮设备为带有四个小罐的15L回转式电热蒸煮锅。置换蒸煮在小罐中进行，采用替换黑液的方法来模拟实际的置换蒸煮过程。蒸煮总用碱量24%，硫化度28%。将全部白液按比例分配到各黑液处理段和蒸煮阶段。各段处理条件见表1。
1.2.2置换蒸煮工艺A
工艺A采用三段加碱，即将全部白液分配到装料、温充和热充阶段，在热充保温结束之后直接升温至{zg}温度进行保温。
1.2.3置换蒸煮工艺B
工艺B采用四段加碱，即将全部白液分配到装料、温充、热充和蒸煮四个阶段，并在热充之后按照液比取出与补充白液体积相同的黑液（不补充黑液）。
1.3分析方法
纸浆卡伯值的测定参见国标GB/T 1546-2004，
纸浆特性粘度测定参见国标GB/T 1548-1989。
2结果与讨论
2.1置换蒸煮过程中有效碱的变化情况
图1为在采用置换蒸煮工艺A和工艺B制浆时，置换蒸煮过程中蒸煮液的有效碱浓度随蒸煮时间的变化曲线。由图可以看出，对置换蒸煮工艺，在蒸煮前期，较低的有效碱浓度可以对木片进行缓和的处理，有利于保护纸浆的强度；而在蒸煮后期，较高的有效碱浓度则有利于深度脱木素[4]。
2.2添加蒽醌的置换蒸煮
从表2和表3中可以看出，在置换蒸煮工艺A和B中添加AQ，均可以提高蒸煮效果。其中，在温充阶段添加效果最为明显。在温充阶段添加0.05%的AQ，在工艺A中，卡伯值从15.4降低到14.2，而得率从49.11%提高到49.68%；在工艺B中，卡伯值从16.1降低到15.2，而得率从49.83%提高到50.66%。在装料阶段添加AQ的效果不如在温充阶段的效果明显，这可能是因为AQ的溶解性较差，而装料过程处理时间较短，AQ还没有来得及发挥作用就已经被置换出来了。在热充阶段添加AQ，工艺A和工艺B的成浆卡伯值均有所降低，但是得率变化不大。
2.3蒽醌（AQ）与十二烷基苯磺酸钠复配使用
十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子型的表面活性剂，在蒸煮过程中加入十二烷基苯磺酸钠可以促进蒸煮液对蒸煮原料的润湿作用，增加蒸煮药液对原料的渗透性。另据报道，蒽醌与十二烷基苯磺酸钠复配使用可以提高蒸煮效果，并被认为共同使用具有叠加效果。下面是蒽醌和十二烷基苯磺酸钠复配使用在置换蒸煮中的应用效果。
从表4和表5中可以看出，AQ和十二烷基苯磺酸钠复配使用，在装料阶段的添加效果{zh0}。在工艺A中，卡伯值由15.4降低到14.1，得率由49.11%升高到49.63%；在工艺B中，卡伯值由16.1降低到15.2，得率由49.83%提高到50.31%。而在温充阶段添加AQ和十二烷基苯磺酸钠，得率均提高了0.5%，在工艺A中，卡伯值从15.4降低到14.8。对于工艺A和工艺B在热充阶段添加AQ和十二烷基苯磺酸钠其卡伯值变化都不大。
2.4添加CT-1的置换蒸煮
CT-1是膨化醌型化合物与环氧基团的聚合物，多功能活性化合物反应复配而成的复合型蒸煮助剂。它为浅黄色粉粒状物质，具有较好的水溶性，可溶解在蒸煮液中。CT-1中的醌型化合物在蒸煮中起氧化还原作用，类似于AQ的催化作用，可加速脱木素过程。而游离环氧物质可以抑制纤维素的氧化反应速度，从而抑制纤维素的水解，同时，还能促进终止反应的进行，抑制剥皮反应的发生。表面活性基团还能将溶剂分子由初生壁带入胞间层，加速药液对原料的润湿和渗透，进而提高脱木素的均匀性，使纤维的分离点提前，缩短蒸煮时间和提高纸浆得率，改善纸浆质量。在国内主要用于禾本科植物原料的蒸煮[5,6]。表6为CT-1在置换蒸煮工艺A中的效果。
表6的结果表明，在置换蒸煮工艺A中添加CT-1可以提高得率，降低纸浆的卡伯值，特别是在装料阶段添加CT-1后，卡伯值从15.4降低到14.7，得率从49.11%提高到49.71%。因此，CT-1比较适合添加到装料阶段。
3结论
蒽醌（AQ）、蒽醌和十二烷基苯磺酸钠复配物、CT-1等几种蒸煮助剂在分三段加碱和分四段加碱的两种不同置换蒸煮工艺中均有效果，助剂的添加位置不同，其作用效果不同。对于置换蒸煮，AQ在温充阶段效果较为明显，在降低一个单位卡伯值的同时可提高0.5%～0.6%的得率；AQ与十二烷基苯磺酸钠复配使用在装料阶段的效果较好，卡伯值可以降低一个单位，得率提高0.5%左右。
AQ适于添加在置换蒸煮的温黑液填充阶段，CT-1和AQ与十二烷基苯磺酸钠复配物添加于装料阶段较好。
参考文献
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