桉木和光子硫酸鹽法dds蒸煮工藝的優(yōu)化

桉木和光子硫酸鹽法dds蒸煮工藝的優(yōu)化

隨著人們環(huán)保意識的增強和環(huán)境保護法律法規(guī)的日益嚴格，傳統(tǒng)的紙漿原料行業(yè)應該在嚴格的環(huán)保法律法規(guī)和激烈的市場競爭中發(fā)揮主導作用，并走上減少無污染的漿紙制造技術的方向。降低生產(chǎn)成本。目前,在我國制漿工業(yè)中主要有連續(xù)蒸煮和間歇蒸煮兩種方式,但占主導地位仍是間歇蒸煮。而目前間歇蒸煮技術最有效果的是快速置換加熱(RDH)技術和Super-Batch技術。置換蒸煮系統(tǒng)(DDS)是美國CabTec公司在RDH技術的基礎上研發(fā)出的一種新型制漿技術。DDS保留了RDH的優(yōu)點,同時也對RDH技術的不足之處進行了改進。DDS采用了先進的控制技術,能更好地解決偏流、槽區(qū)液位預測、放鍋過程堵塞預測等問題,更為關鍵的是它擴展了溫充(溫黑液+白液)的作用,提高了紙漿的得率,得到了低卡伯值、高強度的紙漿。本研究對桉木和竹子混合硫酸鹽法DDS蒸煮工藝進行了探索。1實驗1.1原材料桉木片(尾葉桉)、竹片(雜竹)取自廣西賀達紙業(yè)有限責任公司。1.2設備雙槽蒸煮罐及控制系統(tǒng),美國Green-wood公司生產(chǎn);ZQS5型篩漿機,規(guī)格Φ300,篩縫1.8mm,西北輕工業(yè)學院機械廠制造。1.3黑液熱置換wbl段在蒸煮升溫前進行3次黑液預處理,包括低溫黑液預處理段(90℃)、溫黑液(125℃)預處理段(WBL段)和熱黑液(150℃)預處理段(HBL段)。預處理完成后加入白液進入升溫蒸煮階段;保溫結束后,進行黑液熱置換。黑液熱置換分兩步置換,第一步是用150℃的熱黑液置換蒸煮鍋內(nèi)的高溫高壓熱黑液。第二步是用90℃的溫黑液置換蒸煮鍋內(nèi)的熱黑液;最后,在黑液熱置換結束后取出蒸煮罐。1.4檢測和分析紙漿卡伯值和黏度按Tappi標準方法進行測定,纖維形態(tài)采用美卓公司的KajaaniFS-300纖維質量分析儀進行分析。2結果與討論2.1sds制備工藝的確定從用堿量、硫化度、升溫時間、最高溫度等因素對DDS蒸煮結果的影響來確定100%尾葉桉DDS蒸煮工藝條件。2.1.1用堿量降低粗漿得率不同用堿量對DDS蒸煮結果的影響如表1所示。實驗結果表明,隨著用堿量的增加,紙漿的卡伯值隨之下降。但是在卡伯值降低時,得率也有所下降。用堿量由15%增加到16%,粗漿得率從50.1%降低到49.8%,減少了0.3個百分點;用堿量由16%增加到17%,粗漿得率從49.8%降低到49.0%,減少了0.8個百分點,但如果用堿量增加到18%,粗漿得率則下降到47.1%,比用堿量為17%時降低了1.9個百分點。此外,用堿量在15%～18%時,紙漿的粗渣率相差不大。由于DDS蒸煮特點之一是循環(huán)使用黑液。因此,在選擇蒸煮用堿量時,必須考慮整個制漿工藝中活性堿濃度的平衡。如果蒸煮時用堿量過低,則蒸煮后黑液的殘余有效堿濃度將很小,從而造成下次蒸煮時預處理黑液有效堿濃度不足,影響DDS蒸煮的脫木素程度。綜合考慮,蒸煮用堿量17%較為合適。2.1.2硫化度對細漿得率的影響硫化度也是影響蒸煮的重要因素,硫化度對DDS蒸煮的影響如表2所示。從表2可以看出,隨著硫化度的升高,卡伯值下降,細漿得率升高。當硫化度由15%增加到25%時,卡伯值下降幅度較大,繼續(xù)增加硫化度到30%,此時卡伯值下降幅度不大,而細漿得率還有所升高,這是由于硫化鈉有選擇性的脫除木素作用的結果,同時硫化鈉還起到了保護碳水化合物的作用。綜合考慮,硫化度取25%較為合適。2.1.3溫度對豆?jié){卡伯值和粗漿得率的影響通過對蒸煮最高溫度的調(diào)整來確定蒸煮曲線。實驗結果如表3所示。從表3可以看出,紙漿的卡伯值和細漿得率隨著蒸煮最高溫度的增高而降低,當最高溫度由165℃升到167℃和170℃時,紙漿的卡伯值分別下降了1.4和2.6;細漿得率分別下降了1.1和0.5個百分點;粗漿得率分別下降了1.4和0.5個百分點。最高溫度由167℃增高到170℃時,卡伯值變化較大,而紙漿的細漿得率變化幅度較小。綜合考慮,最高溫度170℃較為合適。2.1.4升溫時間的影響通過對升溫時間的調(diào)整來確定蒸煮的最佳升溫曲線。實驗結果如表4所示。表4表明,在其他蒸煮工藝條件相同的情況下,隨著蒸煮時間的延長,紙漿的卡伯值、細漿得率、粗漿得率都明顯下降。當升溫時間由120min延長到140min時,卡伯值由原來的21.9降到17.0,下降了4.9個單位,細漿得率下降了0.5個百分點,可見延長升溫時間對卡伯值和細漿得率都有較大影響。而升溫時間由140min延長到160min時,卡伯值稍有下降,而細漿得率下降了0.4個百分點。綜合考慮,蒸煮的升溫時間取140min較為合適。2.1.5竹子與桉木、竹子配比對堿回收蒸發(fā)能力的影響在上述最優(yōu)的蒸煮工藝條件下,對桉木和竹子的混合蒸煮進行探索。實驗結果如表5所示。從表5可知,桉木和竹子按不同的配比進行混合蒸煮時,隨著竹子原料比例的增加,紙漿的卡伯值、得率和黏度都在逐漸下降,而粗渣率基本不變。雖然配比在80:20(桉木:竹子)時,漿的卡伯值為12.1,要比桉木與竹子配比90:10(卡伯值為15.4)的低,但是,隨著竹子的配比增大,黑液中的硅離子含量增多,從而造成堿回收蒸發(fā)能力下降。綜合考慮,確定桉木與竹子的最佳配比為90:10。2.2纖維長度與頻率對蒸煮實驗所得漿料(包括100%桉木漿以及桉木與竹子的混合漿)進行纖維形態(tài)分析,100%桉木漿的纖維數(shù)均長度0.63mm,寬度為15.37μm,長寬比50.75;桉木和竹子混合漿的纖維數(shù)均長度0.63mm,寬度15.58μm,長寬比53.27。一般來說,纖維長度愈長,紙張的各方面性能會愈好,纖維長度對紙張的撕裂度、裂斷長、耐折度及耐破度等物理性能有很大的影響。在造紙原料中,僅分析纖維平均長度或長寬比還是不夠全面的。在考慮纖維長度的影響時,還必須注意纖維長度、寬度的不均一性。纖維頻率是指每一級纖維的根數(shù)除以該種纖維根數(shù)的百分率。纖維長度、寬度的不均一性常用頻率分布表、頻率分布圖或頻率分布曲線表示。如果知道纖維長度的分布頻率,就可以很好地指導生產(chǎn),確保紙張質量。桉木和竹子混合漿料的纖維長度分布頻率如圖1所示。由圖1可知,100%桉木漿及桉木與竹子混合漿的纖維主要分布在0.50～1.20mm區(qū)間,說明它們主要是以短纖維為主。但桉木與竹子混合漿在1.20～2.00mm區(qū)間和2.00～3.20mm區(qū)間的頻率比100%桉木漿的高,這就說明桉木和竹子混合漿在這兩區(qū)間的纖維比100%桉木漿的多,因此桉木與竹子混合漿比100%桉木漿適用范圍要廣。3桉木與竹子混合漿的纖維形態(tài)分析3.1確定硫酸鹽法DDS桉木與竹子(90:10)混合蒸煮的工藝條件參數(shù)