亚硫酸盐法课件.ppt
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1、第二章 化学法制浆 第一节 化学法制浆的分类与基本概念一.化学法制浆(Chemical Pulping)的分类碱法(Alkaline Pulping):烧碱法、硫酸盐法、(其它药剂为碱性的制浆方法)2.亚硫酸盐法(Sulphite Pulping):酸性亚硫酸氢盐法 亚硫酸氢盐法 微酸性亚硫 酸盐法 中性亚硫酸盐法 碱性亚硫酸盐法,二.碱法制浆流程示意图:松节油回收系统(松木)热回收系统 热水 纸浆筛选系统 合格原料片 蒸煮器 喷放装置 洗浆与黑液提取系统 预浸装置 蒸煮药液 碱回收系统,四.蒸煮液的组成:碱法:烧碱法:NaOH,硫酸盐法:NaOH+Na2S亚硫酸盐法:,五.碱法制浆常用专业术
2、语:活性碱(A.A.,Active Alkali):烧碱法中指NaOH,硫酸盐法 中指NaOH+Na2S,通常以Na2O(或NaOH)表示。有效碱(E.A.,Effective Alkali):烧碱法中指NaOH,硫酸盐法 中指NaOH+1/2Na2S,通常以Na2O(或NaOH)表示。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%用碱量:指蒸煮时活性碱用量(重量)对绝干原料重量的百比。,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):
3、(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。,卡伯值(Kappa number):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(其它还原性物质包括己烯糖醛酸基 聚木糖中的4-O-甲基葡萄糖醛酸基在碱性高温下的产物等)。采用高锰酸钾作氧化剂进行测定(另一种指标为高锰酸钾值,卡伯值和高锰酸钾值过去均称为纸浆硬度。)。纸浆卡伯值与残余木素含量之间的关系随原料种类和制浆方法的不同而有差别,可通过实验确定。,The Kraft ProcessBenefits All wood s
4、pecies can be used as raw material The process is relatively insensitive to bark Cooking times are relatively short Problems with pitch in the pulp are relatively small The pulp is much stronger Regeneration of chemicals and energy is efficient Side-products such as turpentine and tall-oil are valua
5、ble,Kraft Cooking Liquors white liquor:strongly alkaline sulution(pH14)main active compounds:NaOH and Na2S small amounts:Na2CO3,Na2SO4,Na2S2O3,NaCl,CaCO3,etc.main equilibria prevail in white liquor:NaOH+H2O Na+OH-+H2O Na2S+H2O 2Na+S2-+H2O S2-+H2O HS-+OH-,Total alkali:All Na+compounds NaOH,Na2S,Na2CO
6、3,Na2SO3,Na2SO4,Na2S2O3,etc Active Alkali,AA:NaOH+Na2S Effective Alkali,EA:NaOH+Na2S Sulfidity:Na2S/(NaOH+Na2S)100,The interdependence of the main components in Kraft white liquor:3.6%7.2%NaSH Na2S+H2O 3.6%NaOH Na2S+Sulfidity,30%NaOH(AA,24%)16.8%20.4%(16.8%+3.6%)NaOH-NaOH(EA),第二节 蒸煮原理一、蒸煮液对原料片的浸透作用
7、主要表现在两个方面:毛细管作用和扩散作用 毛细管作用:主要靠外加的压力和表面张力产生的压力作用浸 透,通过导管-、管胞、纤维的胞腔进行。影响因素:纹孔的多少及其大小、原料品种、边材与心材(毛 细管浸透速率与毛细管半径的四次方成正比)水分含量(适宜于较干的原料片,但需排除原料毛细管内的空 气)压力差(毛细管浸透速率与压力差成正比)无论碱性或酸性蒸煮液,纤维轴向的毛细管作用总是大于横向的 毛细管作用(约50200倍,),2.扩散作用:主要靠药液浓度差造成的离子浓度梯度的推动力 使蒸煮液中的离子扩散浸透入原料切片内部,通过导管、管胞、纤维的胞腔和细胞壁进行。影响因素:原料密度、水分含量(适宜于水分饱
8、和的原料片)蒸煮液组成(影响大,扩散作用主要取决于有效毛细管截积)当蒸煮液pH13时,纤维轴向的扩散作用与横向的扩散作用比较接近,约为1:0.8(润胀作用的效果)当蒸煮液pH13时,纤维轴向的扩散作用比横向的扩散作用大得多。使浸透作用顺利的重要前提:药液与原料片的均匀混合,二、蒸煮过程中的脱木素(Delignification)和碳水化合物降解(Carbohydrate Decomposition)(自己复习植物纤维化学课程有关化学内容)脱木素作用导致:1.木素结构单元之间联结键断裂 木素大分子降解 2.木素分子内引进亲液基团 提高溶解性 总的结果:木素脱除,纤维分离成浆纤维素与半纤维素降解作
9、用导致:糖基之间的苷键断裂 大分子聚合度降低 纸浆得率与强度降低,三、蒸煮过程脱木素局部化学的研究 研究蒸煮过程纤维细胞中木素的脱除顺序,有助于进行蒸煮过程的脱木素反应历程和动力学研究,对制定正确的蒸煮工艺条件有指导意义。植物纤维的组织结构:ML,P,(MLPCML),S1 S2 S3木素的分布:密度 ML(胞间层)最大 含量 S2层最大据有关研究,目前认为脱木素顺序:硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法:S层先于ML层 中性亚硫酸盐法:ML层先于S层,四、蒸煮过程脱木素反应历程针叶木硫酸盐法脱木素反应历程美国辐射松:,马尾松:,针叶木硫酸盐法脱木素反应历程(以马尾松为例):第一阶段:初始脱木素阶段(升温
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