杨木Soda-AQ-DDS置换蒸煮.doc

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(min)总的蒸煮周期(min)Soda-AQ-DDS杨木28303030603012220KP-DDS杨木28303030403012200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LCICIMCFMC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Na2S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用量分配蒸煮方式原料ICIMCFMCAQ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8000%11.0-14.0KP-DDS杨木80018%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 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.造纸科学与技术 2003（5）：54-566 盛亮,杨淑蕙.三倍体毛白杨枝桠材NaOH-AQ法蒸煮研究.天津造纸 2006（1）：31-337 陈振华,毛青山.三倍体毛白杨特性及其制浆造纸.中华纸业.2000(10)：17-218 陈洪伟等.三倍体毛白杨的材性及制浆性能.中华纸业2003(7)：54DDS displacement cooking of Poplar with Soda-AQShi Shengtao1* Lu Xueyi2(1-Chemical and Pulping Ltd, Qiqihar, 1610062-Chemical and Pulping Lt