1、杨木 Soda-AQ-DDS 置换蒸煮时圣涛 1* 卢学艺 2(1化学品与制浆有限公司，齐齐哈尔，161006)2化学品与制浆有限公司，广东省广宁，526300)*tom_中华纸业第 31卷第 20期 2010年 10月 P60-62收稿时期：2010-06-03摘 要: 介绍了杨木烧碱蒽醌 DDS 置换蒸煮系统（Soda-AQ-DDS）的生产工艺技术。关键词: Soda-AQ-DDS; 生产工艺在 Soda 法制浆中，加入蒽醌 AQ 既保护了纤维素和半纤维素，提高蒸煮得率，又能促进脱木素反应速率，起到 Na2S 的作用，因此一般说 AQ 可以代替 Na2S 进行无硫化物蒸煮。Soda-AQ
2、法制浆主要应用于结构疏松的纤维原料如草类和部分木材。由于杨木密度小（杨木片的散堆绝干密度为 130-140kg/m3），结构疏松，药液渗透快，蒸煮脱木素较容易，因此 Soda-AQ 法蒸煮广泛应用于杨木制浆生产。日照华泰纸业有限公司的 DDS 蒸煮系统于 2009 年 12 月开机，原料是临沂地区的杨木片，注意到杨木原料的纤维结构特点，经过几个月的生产实践，确定了采用 Soda-AQ-DDS 置换蒸煮工艺，该工艺能够与 KP-DDS 蒸煮同样有效地进行胞间层木素和细胞壁中残余木素的脱除，在保持了 DDS 蒸煮的高效，节能的特色的同时能够生产同样质量的杨木化学浆。1 Soda-AQ-DDS 蒸煮
3、工艺1.1 蒸煮流程与周期DDS 置换蒸煮系统的工艺流程包括六个工艺步骤： LC: 液体装料； IC: 初级蒸煮； MC: 中级蒸煮：包括两部分：IMC（中级蒸煮前期）和 FMC（中级蒸煮后期）； FC: 最后蒸煮：包括两部分：TTT（升温时段）和 TAT（保温时段）； RC: 置换回收： DC: 泵放：杨木 Soda-AQ-DDS 置换蒸煮的周期与各工艺阶段的时间分配见表 1。相同生产工况时，比 KP-DDS 法保温时间延长约 20 分钟。表 1 - DDS 蒸煮周期蒸煮方式 原料 LC(min) IC(min) MC(min) TTT(min) TAT(min) RC(min) DC(mi
4、n)总的蒸煮周期(min)Soda-AQ-DDS 杨木 28 30 30 30 60 30 12 220KP-DDS 杨木 28 30 30 30 40 30 12 200注：蒸煮的最高温度为：162-165。1.2 用碱量分配蒸煮过程中碱是分四个不同阶段加入蒸煮锅的。由于 DDS 蒸煮的初级蒸煮阶段 125-135之间存在着低温大量脱木素作用，Soda-AQ-DDS 蒸煮在初级蒸煮阶段增加了用碱量，更强化了低温脱木素作用。杨木 Soda-AQ-DDS 置换蒸煮总用碱量与各工艺阶段用碱量分配见表 2。相同生产条件下，比 KP-DDS 法用碱量增加约 1%。表 2- 用碱量分配蒸煮方式 原料 L
5、C IC IMC FMC 总有效碱 EA(以 NaOH 计 )Soda-AQ-DDS 杨木 0.80% 4.50% 1.20% 8.50% 15.00%KP-DDS 杨木 0.80% 4.00% 1.20% 8.00% 14.00%1.3 AQ 的应用1.3.1 AQ 的作用机理在碱性蒸煮过程中,蒽醌(AQ) 的存在能够提高素脱除率并且提高纸浆得率,其主要原因是氧化态 AQ 和还原态的蒽氢醌(AHQ)在体系中进行氧化还反应循环。通过氧化还原循环，碳水化合物的末端基转化成为羧基，可使碳水化合物稳定，不易进一步氧化。另外，还原态的 AQ(即AHQ)与木片中的素反应可以加速脱木素作用，起到了类似 N
6、a2S 作用。1.3.2 置换蒸煮加 AQ 效果不及传统蒸煮的原因许多研究表明，AQ 在置换蒸煮中的作用不及传统蒸煮。其主要原因在于置换蒸煮液中含有大量的木素和碳水化合物，使得 AQ-AHQ 氧化还原循环主要发生在溶液中而不是发生在木片上。另外，蒸煮温度的不同，能够影响 AQ 在木片上的吸附能力。置换蒸煮的 IC 段，温度为120-130，有利于 AQ 在木片上的吸附。置换蒸煮 FMC 和 FC 段操作温度为 160-165，不利于 AQ 在木片上的吸附，但是 AQ 参与脱木素的能力比 IC 段强。因此对于置换蒸煮研究 AQ 的加入方式是至关重要的。1.3.3 AQ 在 DDS 蒸煮中应用日照
7、华泰纸业使用的是浅黄色粉粒状 AQ，可溶解在蒸煮液中。AQ 为膨化醌型化合物与环氧基团的聚合物的改性体，多功能活性化合物反应复配而成的复合型蒸煮助剂。为了降低 AQ在置换蒸煮的负面影响，兼顾蒸煮效果与生产成本，经过多次实验进行综合比较，AQ 用量分配见表 3。在液体装料阶段添加 AQ 效果不明显，这可能是因为液体装料段的温度低，只有 80，蒸煮脱木素还没开始，另外 AQ 在低温时反应活性较差，还没有来得及发挥作用就已经被置换出去了。因此在液体装锅阶段建议不加 AQ。在 DDS 蒸煮的 IC 段，存在着低温大量脱木的作用，同时 AQ 在木片上的吸附能力强，因此从 IC 段开始加入。表 3- AQ
8、 用量分配蒸煮方式 原料 IC IMC FMC AQ 总用量(对绝干杨木片)Soda-AQ-DDS 杨木 0.01 % 0.015% 0.025% 0.05%1.4 蒸煮工艺参数杨木 Soda-AQ-DDS 的相关工艺参数如表 4。表 4- 蒸煮工艺参数蒸煮方式 原料 H-因子 硫化度 硬度（高锰酸钾值）Soda-AQ-DDS 杨木 800 0% 11.0-14.0KP-DDS 杨木 800 18% 11.0-14.02 杨木 Soda-AQ-DDS 蒸煮分析2.1 杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮时，用碱量要比硫酸盐法高 1%(KP-DDS 蒸煮为 14%)，蒸煮成浆的各项指标接近。由于
9、用碱量的增加，适当增加液比对提高蒸煮细浆的质量有一定的帮助。实验发现，杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮时用碱量为 14%或更低时，成浆未蒸解量加大，且黏度低。2.2 杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮时间要比 KP-DDS 蒸煮长 20-30min 才能达到相同效果。2.3 由于硫化钠有保护纸浆强度、加速蒸煮进程的作用, 在蒸煮液中没有硫化钠时,可添加AQ 助剂进行蒸煮。根据试验， AQ 的总添加量为 0.05 %(对绝干木片 )时，蒸煮成浆的各项指标能达到 KP-DDS 蒸煮浆的水平。2.4 杨木 Soda -AQ-DDS 法蒸煮时，AQ 的添加量从 0.05%增加到 0.10%，其他
10、蒸煮条件相同时，蒸煮成浆的质量与 KP-DDS 蒸煮很接近。AQ 用量到了一定程度后，再增加用量对蒸煮成浆的质量影响不大。杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮的 AQ 加入量在 0.04%-0.06%之间较适合。2.5 杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮时，AQ 的添加总量保持不变，在其他蒸煮条件基本相同的情况下，分段加入如比一次性加入效果好，各阶段加入量的最佳值与各段蒸煮温度和各段的总液比有直接关系，针对不同的杨木原料要通过多次实验总结出不同的添加量配比关系。表 3 中的数据只是参考。2.6 杨木 Soda -AQ-DDS 蒸煮对 AQ 类蒸煮助剂性能的发挥是有选择性的，因此，今后应该在生
11、产实践中不断的寻找更适合的 AQ 类蒸煮助剂。3 小结Soda-AQ-DDS 蒸煮杨木时不使用硫化钠，大大减轻了臭气和污水的处理负荷。由于 AQ 的加入，弥补了 KP-DDS 蒸煮槽区中 HS-离子回用时加速脱木素的不足。纸浆的产量和质量没有受到影响。Soda-AQ-DDS 蒸煮杨木时蒸汽消耗略有增加。因此杨木 Soda-AQ-DDS 蒸煮是完全可行的工艺，既保留了 DDS 蒸煮高效率，低能耗的特点，同时也为杨木类结构疏松的造纸纤维原料找到了一种更适合的蒸煮方法。参考文献1 Andrews E K, Gustafson R R, McKean WT , et al. Low Sulfidity
12、 and Additive Pulping by Modified Batch (MB) CookingC, 1992 TAPPI Pulping Conference Proceedings (book 2): 1992.8472 柴欣生,付时雨等.蒽醌在硫酸盐制浆中的溶解特性及对蒸煮的影响中国造纸学报，2004，19(2)：124-1283 张运涛,刘秋娟.添加助剂的置换蒸煮技术.中华纸业 2009 (16)：59-614 陈嘉川,杨桂花,刘玉.速生杨制浆造纸技术与原理.科学出版社,2006 年 8 月：111-1145 韦素萍,黄义寿.桉木 NaOH-AQ 法与低硫化度硫酸盐法蒸煮的探讨
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