專利名稱：一種竹材溶解漿置換蒸煮方法
技術領域：
本發明涉及一種以竹材為原料制備溶解漿的蒸煮工藝，特別是涉及一種以竹材為 原料，采用置換蒸煮工藝來制備粘膠纖維用溶解漿柏的竹材溶解漿置換蒸煮方法，屬于纖 維用漿柏制造工藝技術領域。
背景技術：
傳統的非棉纖維素溶解漿柏制造方法，主要是酸性亞硫酸鹽法及預水解硫酸鹽 法。
利用亞硫酸鹽法制備溶解漿，蒸煮后甲種纖維素的含量低，脫木素程度低，對原料 品種及設備材質要求較苛刻，制備和回收藥液工藝復雜。
預水解硫酸鹽法制備溶解漿，雖然甲種纖維素含量有所提高，但成漿色澤較深，得 率和強力低，反應性能差。
兩種制漿方法均是將纖維原料及藥液一起加入蒸煮器中，通過升溫、排汽、再升 溫、保溫、放鍋等環節完成反應，蒸煮周期長，制漿產能受到很大的限制。在蒸煮過程結束 時，通過帶壓將紙漿壓出使其排放在噴放鍋中。蒸煮器內紙漿所得到的熱能大部分隨著排 出蒸汽而由噴放鍋逸出，雖然后有諸多熱回收系統，但并不能有效地回收熱能，蒸汽損耗嚴 重。蒸煮及帶壓噴放過程中閃蒸大量二次蒸汽(廢氣)，廢氣的主要成分為硫化氫、甲硫醇、 甲硫醚、以及二甲基二硫化物等等，是含硫刺激性惡臭氣體，對環境造成較大污染，危害人 體健康。
申請號為201010126392.8的中國發明專利申請公開了“一種置換蒸煮制漿方 法”，其直接把高溫置換液送到低溫蒸煮鍋中，不用熱黑液儲槽，雖然降低了生產投資成本， 但不利于生產平衡。
申請號為99105787. 2的中國發明專利申請公開了一種“稻、麥草置換工藝及其設 備”，原料為稻、麥，其蒸煮器是蒸球，置換方式不同。
專利號為ZL90108267的中國發明專利公開了一種“間歇式蒸煮方法及從蒸煮器 中置換液的方法和設備”，置換的方式易造成中部篩板堵塞，且未給出第一、第二置換液的 比例，而這在生產溶解漿過程中則是至關重要的。
以上技術方案公開的均是一種屬于制漿造紙技術中的制取造紙漿的方法，整個置 換過程中沒有脫糖作用和環節。發明內容
本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，而提供一種竹材溶解漿置換蒸 煮方法。本發明通過對竹片進行了分步的脫糖和脫木素處理，可以實現縮短蒸煮周期、降低 蒸汽汽耗、避免惡臭污染的目的，并制得甲種纖維素含量高、反應性能好、成漿色澤淺、低木 素高強度的竹材溶解漿柏。
本發明所采用的技術方案是這種竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特點是包括有以下步驟。
(I)竹片預處理選用兩年或兩年以上叢生或散生竹材，經過切片、篩分、洗滌、脫 水處理后，料片含水< 60%，裝入蒸煮鍋。
控制竹齡及對竹片進行除渣洗滌處理，均勻了料片水分，提高原料的潔凈度，保證 了蒸煮的穩定性。
(2)脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的2-8 倍的脫糖液，脫糖液溫度> 200C，脫糖反應溫度140-178°C，時間為30-120分，在脫糖液PH 值< 6時，脫糖反應結束。
對原料進行必要的脫糖反應，是制取高質量竹材溶解漿必須的環節，這也是與造 紙制漿最大最關鍵的區別。脫糖液為蒸汽、水、酸液或水與酸液的混合液，酸液為有機酸或 無機酸。竹材通過的脫糖處理后，原料中的聚戊糖含量大幅降低，灰份、木素含量也有明顯 去除，細胞活性得于提高。
(3) 一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后，使用占總堿量40-60%的白液或黑 液對脫糖液進行中和置換，白液或黑液的溫度為105-150°C，加入的液比為1:3-8. 5，置換 完畢，保溫20-90分鐘，溫度為130-160°C。在此階段，竹片中的木素在堿性條件下大量溶解 并溶除、粘度下降。
(4) 二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量60-40%的黑液對一級蒸煮 液進行置換，熱黑液的溫度140-180°C，浴比為1:3-8. 5。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸 煮液進行加熱升溫到150-178°C，保溫30-180分。通過此次置換及二次補加藥液，完成了木 素的濃度脫除，并對已經降聚的漿料進行聚合度調整，使之符合工藝條件的要求。
(5)三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來濾液對二級蒸煮液進行置換，濾液溫度 70-90°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在置換過程中，蒸煮鍋內的漿料溫度逐漸降低， 漿料得到洗滌，在鍋內溫度低于100°C時，利用放漿泵將鍋內漿料進行冷噴放。
為更好地實現本發明的目的，在蒸煮過程各級置換操作中，脫糖反應和脫木素反 應的置換(一級、二級、三級置換)均可以有三種方式一種是置換液從蒸煮鍋底部進入，從 蒸煮鍋上部流出；一種是置換液從蒸煮鍋上部進入，從蒸煮鍋底部流出；一種是置換液從 蒸煮鍋上部、下部進入，從蒸煮鍋中部流出。
為更好地實現本發明的目的，傳統蒸煮過程蒸煮液是一次性加入，到蒸煮后期，鍋 內蒸煮液的濃度會逐步下降，影響蒸煮效果，本發明中，蒸煮過程中用堿量是分兩次加入 的，整個蒸煮過程比較均勻，藥液單耗少，纖維損傷小，其中第一次加入堿量占總用堿量的 40-60%,第二次加入喊量占總用喊量的60_40%。總用喊量為12-26% (以氧化納計)，總用喊 量的分次加入，可以保證。
I )縮小蒸煮過程中堿濃差距。
2 )在蒸煮過程中保持HS_離子有較高的濃度。
3 )保持較低的蒸煮強度，特別是在蒸煮開始時和終了時。
為更好地實現本發明的目的，一級置換出脫糖液進入脫糖液槽，二級置換出的黑 液進入溫黑液槽，三級置換出的黑液進入熱黑液槽，主要用于下鍋蒸煮預處理或用于熱交 換，回收了藥液及熱能，大大降低了藥品消耗及蒸汽用量。隨著黑液的重復利用，黑液的殘 堿會逐漸降低，可通過補加白液的方式來進行調整，以保證蒸煮的用堿量符合工藝要求。
為更好地實現本發明的目的，在蒸煮過程各級置換操作中，脫糖反應和脫木素反 應的置換(一級、二級、三級置換)方式為置換液從蒸煮鍋底部進入，從蒸煮鍋上部流出； 或是置換液從蒸煮鍋上部進入，從蒸煮鍋底部流出；或是置換液從蒸煮鍋上部、下部進入， 從蒸煮鍋中部流出。
本發明與現有技術相比，其有益效果是。
有針對性地對竹片進行了分步的脫糖和脫木素處理，部分黑液的殘堿得到利用， 可降低總用堿量和硫化度，緩解蒸煮條件，縮短蒸煮周期，即保護了甲種纖維素，又防止纖 維素過分的降解，提高了漿料的得率和強度。對蒸煮藥液進行三次置換，使蒸煮的熱能得以 充分回收，并防止含硫臭氣散發，既大大降低了蒸汽消耗，又防止了惡臭污染，實現了節能 環保。
通過以上技術方案制得的竹材溶解漿，卡伯值6-16，甲種纖維素含量大于95%，多 縮戊糖含量小于5%，木素含量低于1. 0%。整個過程總用堿量比常規間歇蒸煮降低3-8%， 蒸汽消耗量比常規間歇蒸煮降低70%以上，蒸煮周期比常規間歇蒸煮降低50%以上，廢氣排 放符合《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)廠界標準值二級標準和《大氣污染物綜合排 放標準》(GB16297-1996)新污染源大氣污染物排放限值二級標準。具體實施方案
以下結合實施例來對本發明作進一步的描述。
實施例1。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用兩年叢生慈竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長條 大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片水 分達到均一，脫水后的竹片含水< 60%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的2倍 的脫糖液，脫糖液為蒸汽。脫糖反應溫度140°C，時間為30分，在脫糖液PH值5時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后，使用占總堿量40%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度105°C，浴比為1:3。置換完畢，保溫90分，溫度130°C。在此階 段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為26% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量60%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度140°C，浴比為1:8. 5。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行 加熱升溫到150°C，保溫30分。總用堿量為26% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 90°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于98°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例2。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用三年叢生黃竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長條 大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片水分達到均一，脫水后的竹片含水< 55%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的3倍 的脫糖液，脫糖液為蒸汽。脫糖反應溫度148°C，時間為45分，在脫糖液PH值4時，脫糖反 應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后,使用占總堿量45%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度115°C，浴比為1:4。置換完畢，保溫80分，溫度135°C。在此階 段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為24% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量55%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度150°C，浴比為1:7。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加 熱升溫到155°C，保溫55分。總用堿量為24% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 85°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于95°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例3。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用兩年叢生撐綠竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長 條大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片 水分達到均一，脫水后的竹片含水< 50%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的4倍 的脫糖液，脫糖液為清水，脫糖液溫度為20°C。脫糖反應溫度154°C，時間為60分，在脫糖 液PH值6時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后，使用占總堿量48%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度120°C，浴比為1:5。置換完畢，保溫70分，溫度140°C。在此階 段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為22% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量52%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度160°C，浴比為1:6。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加 熱升溫到160°C，保溫80分。總用堿量為22% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 80°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于95°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例4。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用三年叢生毛竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長條 大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片水 分達到均一，脫水后的竹片含水< 45%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的5倍 的脫糖液，脫糖液為酸液，脫糖液溫度為105°C。脫糖反應溫度160°C，時間為70分，在脫糖 液PH值3時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后,使用占總堿量50%的黑液對脫糖液進行中和置換，黑液的溫度130°C，浴比為1:5. 5。置換完畢，保溫60分，溫度145°C。在此 階段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為20% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量50%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度165°C，浴比為1:5. 5。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行 加熱升溫到165°C，保溫105分。總用堿量為20% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 80°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于90°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例5。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用四年叢生龍竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長條 大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片水 分達到均一，脫水后的竹片含水< 40%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的6倍 的脫糖液，脫糖液為酸液和熱水的混合液，脫糖液溫度為85°C。脫糖反應溫度165°C，時間 為85分，在脫糖液PH值3時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后,使用占總堿量53%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度138°C，浴比為1:6。置換完畢，保溫50分，溫度150°C。在此階 段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為18% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量47%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度170°C，浴比為1:5。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加 熱升溫到170°C，保溫130分。總用堿量為18% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 75°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于90°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例6。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用三年叢生青皮竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長 條大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片 水分達到均一，脫水后的竹片含水< 35%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的7倍 的脫糖液，脫糖液為熱水，脫糖液溫度為70°C。脫糖反應溫度172°C，時間為105分，在脫糖 液PH值2時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后，使用占總堿量58%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度145°C，浴比為1:7。置換完畢，保溫35分，溫度155°C。在此階 段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為14% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量42%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度175°C，浴比為1:4。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加 熱升溫到175°C，保溫155分。總用堿量為14% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 75°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于88°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
實施例7。
本發明給出的這種竹材溶解漿置換蒸煮方法包括有以下步驟。
1、竹片預處理選用兩年叢生楠竹，經過削片機切片后，篩出竹片中的竹屑及長條 大料，大料經再碎機進行再次粉碎，合格后的竹片經充分的洗滌并進行脫水處理，使竹片水 分達到均一，脫水后的竹片含水< 30%，裝入蒸煮鍋。
2、脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的8倍 的脫糖液，脫糖液為熱水，脫糖液溫度為40°C。脫糖反應溫度178°C，時間為120分，在脫糖 液PH值2時，脫糖反應結束。
3、一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后,使用占總堿量60%的黑液對脫糖液 進行中和置換，黑液的溫度150°C，浴比為1:8. 5。置換完畢，保溫20分，溫度160°C。在此 階段，竹片中的木素大量溶解并溶除。總用堿量為12% (以氧化鈉計)。
4、二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量40%的熱黑液對一級蒸煮液 進行置換，熱黑液的溫度178°C，浴比為1:3。置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加 熱升溫到178°C，保溫180分。總用堿量為12% (以氧化鈉計)。
5、三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來稀黑液對二級蒸煮液進行置換，稀黑液溫度 70°C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在鍋內漿料溫度低于85°C時，利用放漿泵將鍋內漿 料進行冷噴放。
應當指出的是，在此列出的具體實施例僅僅是說明性的，并不意味著對本發明要 求保護范圍進行限定，本發明的保護范圍以所附的權利要求書為準。
權利要求
1.一種竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特征在于包括有以下步驟(1)竹片預處理選用兩年或兩年以上叢生或散生竹材，經過切片、篩分、洗滌、脫水處理后，料片含水< 60%，裝入蒸煮鍋；(2)脫糖反應竹片經預處理后裝入蒸煮鍋，在蒸煮鍋內加入絕干竹片重量的2-8倍的脫糖液，脫糖液溫度> 20°C，脫糖反應溫度140-178°C，時間為30-120分，在脫糖液PH值 (6時，脫糖反應結束；(3)一級置換及脫木素反應脫糖反應結束后，使用占總堿量40-60%的白液或黑液對脫糖液進行中和置換，白液或黑液的溫度為105-150°C，加入的液比為1:3-8. 5，置換完畢， 保溫20-90分鐘，溫度為130-160°C ；在此階段，竹片中的木素在堿性條件下大量溶解并溶除、粘度下降；(4)二級置換及聚合度調整保溫結束，使用占總堿量60-40%的黑液對一級蒸煮液進行置換，熱黑液的溫度140-180°C，浴比為1:3-8. 5，置換完畢，利用新鮮蒸汽對二級蒸煮液進行加熱升溫到150-178°C，保溫30-180分；(5)三級置換及鍋內洗漿使用洗漿來濾液對二級蒸煮液進行置換，濾液溫度 70-900C，置換出的熱黑液回流到熱黑液槽，在置換過程中，蒸煮鍋內的漿料溫度逐漸降低， 漿料得到洗滌，在鍋內溫度低于100°c時，利用放漿泵將鍋內漿料進行冷噴放。
2.根據權利要求1所述竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特征在于在蒸煮過程各級置換操作中，脫糖反應和脫木素反應的置換(一級、二級、三級置換)方式為置換液從蒸煮鍋底部進入，從蒸煮鍋上部流出；或置換液從蒸煮鍋上部進入，從蒸煮鍋底部流出；或置換液從蒸煮鍋上部、下部進入，從蒸煮鍋中部流出。
3.根據權利要求2所述竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特征在于蒸煮過程中用堿量是分兩次加入的，其中第一次加入堿量占總用堿量的40-60%，第二次加入堿量占總用堿量的 60-40%;總用堿量為12-26% (以氧化鈉計)。
4.根據權利要求1所述竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特征在于一級置換出脫糖液進入脫糖液槽，二級置換出的黑液進入溫黑液槽，三級置換出的黑液進入熱黑液槽。
全文摘要
一種竹材溶解漿置換蒸煮方法，其特點是有以下步驟(1)竹片預處理；(2)脫糖反應；(3)一級置換及脫木素反應；(4)二級置換及聚合度調整；(5)三級置換及鍋內洗漿。本發明有針對性地對竹片進行了分步的脫糖和脫木素處理，部分黑液的殘堿得到利用，可降低總用堿量和硫化度，緩解蒸煮條件，縮短蒸煮周期，即保護了甲種纖維素，又防止纖維素過分的降解，提高了漿料的得率和強度。對蒸煮藥液進行三次置換，使蒸煮的熱能得以充分回收，并防止含硫臭氣散發，既大大降低了蒸汽消耗，又防止了惡臭污染，實現了節能環保。
文檔編號D21C3/26GK102995476SQ201110267129
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者王進軍, 叢之敏, 趙建芬, 張佰豐, 薛振軍 申請人:吉林化纖集團有限責任公司