造纸蒸煮原理(PPT31页)
合集下载
造纸工艺流程解析PPT课件
42
第42页/共52页
平板常见纸病
• 4、起皱 • 松紧边 • 原纸松紧边，一定速度下，原纸两边的走纸长度 • 不一致，松边走纸长度较长，多出来的部分在张 • 力、压力的作用下，与其他部分重叠，造成起皱
43
第43页/共52页
平板常见纸病
• 5、压线开裂 • 原纸水分低（压榨、干燥）、原纸薄、原材料差 • 原纸水分降低，韧性减弱，脆性增加，易折裂； • 原纸克重低、厚度薄，耐折性能差； • 原纸材料纤维短，纤维间结合力差，耐折性能差
第16页/共52页
16
四、制浆段工序介绍（原理说明）
纤维疏解：对纸浆进行挤压、撞击、摩擦和揉搓等作用，使多根纤维黏结在一 块的纤维束分散成单根纤维。 提高纸张的匀度、强度、平滑度。
第17页/共52页
17
四、制浆段工序介绍（原理说明）
除渣：根据杂质与纤维密度不同而进行分离（重质、轻质）。 减少纸浆各种杂质含量，提高原纸抗张、耐破等各种物理性能。
底浆
复合 压榨
入库
干燥
压光
检验
计量
卷纸 复卷
第13页/共52页
13
二、制浆段工序介绍(废纸)
14
第14页/共52页
制浆车间
15
第15页/共52页
四、制浆段工序介绍
碎浆：主要依靠转盘刀片的机械作用，也依赖于浆料的相互摩擦作用，离解纸板或 废纸纤维，以便抄纸。 从一张纸变成一束束，甚至一根根纤维的过程
37
第37页/共52页
六、化学品作用 干强剂 具有极性羟基，与纤维之间能形成氢键结合 提高纸的裂断长、耐破度
38
第38页/共52页
•五、常见纸病及其原因分 析
39
第39页/共52页
第42页/共52页
平板常见纸病
• 4、起皱 • 松紧边 • 原纸松紧边，一定速度下，原纸两边的走纸长度 • 不一致，松边走纸长度较长，多出来的部分在张 • 力、压力的作用下，与其他部分重叠，造成起皱
43
第43页/共52页
平板常见纸病
• 5、压线开裂 • 原纸水分低（压榨、干燥）、原纸薄、原材料差 • 原纸水分降低，韧性减弱，脆性增加，易折裂； • 原纸克重低、厚度薄，耐折性能差； • 原纸材料纤维短，纤维间结合力差，耐折性能差
第16页/共52页
16
四、制浆段工序介绍（原理说明）
纤维疏解：对纸浆进行挤压、撞击、摩擦和揉搓等作用，使多根纤维黏结在一 块的纤维束分散成单根纤维。 提高纸张的匀度、强度、平滑度。
第17页/共52页
17
四、制浆段工序介绍（原理说明）
除渣：根据杂质与纤维密度不同而进行分离（重质、轻质）。 减少纸浆各种杂质含量，提高原纸抗张、耐破等各种物理性能。
底浆
复合 压榨
入库
干燥
压光
检验
计量
卷纸 复卷
第13页/共52页
13
二、制浆段工序介绍(废纸)
14
第14页/共52页
制浆车间
15
第15页/共52页
四、制浆段工序介绍
碎浆：主要依靠转盘刀片的机械作用，也依赖于浆料的相互摩擦作用，离解纸板或 废纸纤维，以便抄纸。 从一张纸变成一束束，甚至一根根纤维的过程
37
第37页/共52页
六、化学品作用 干强剂 具有极性羟基，与纤维之间能形成氢键结合 提高纸的裂断长、耐破度
38
第38页/共52页
•五、常见纸病及其原因分 析
39
第39页/共52页
造纸术-.ppt
中国造纸技术的传播顺序，先为纸张和纸 制品，其次才为造纸技术。考古发现证实，早在 西汉时，纸就已经传播到朝鲜。大约公元四世纪 末，造纸术传入朝鲜和越南。到了7世纪，产自 朝鲜半岛的“高丽纸”已经为中国文人所喜用。 公元610年，朝鲜僧人昙征将造纸术献与日本摄 政王圣德太子，日本人称昙征为纸神。公元9— 10世纪，造纸术经丝绸之路传到西域，并由此 传入印度，开始出现纸质的佛教经卷。
学富五车 读书破万卷
1、如果一根竹简能写十字，那么东方朔 写给汉武帝的那封信大概有多少字？ 30000字 2、如果用教科书那么大的纸来写，每 页按1500字计算，大约只需要多少页？
20页
3、我们使用的《品德与社会》书共有 138000字，如果用竹简书写，需要多少根竹 简？ 13800根
3. 蔡伦改进造纸术
公元105年，蔡伦 改进造纸术。他用树 皮、麻头、破布和旧 鱼网做造纸原料，扩 大了原料来源，降低 了造纸的成本，同时 又提高了纸的产量和 质量。从此，纸逐步 取代竹木简和帛。为 纪念蔡伦的功绩，人 们把这种纸叫作“蔡 侯纸”。
Tai lieu
材
用
甘蔗渣
蔡侯纸
4、工艺流程
收集和整理
发酵和蒸煮
捣碎和调匀
蒸煮和放入水中
再次捣烂和调匀成浆
细帘过水
晾晒成品
5、造纸术的传播
O dau?
哪 里？
where
造纸术的传播与贡献
一些文明古国使用的书写材料
地区 古埃及 古希腊
材料 植物纸草 羊皮
缺点 易发脆断裂、难保存 太贵
古巴比伦 泥板 古印度
笨重
白树皮、树叶 难保存
在公元8世纪751年，唐朝高仙芝与大食国 （当时的阿拉伯）爆发怛罗斯战役，战败的 唐朝士兵俘虏中有懂得造纸的工匠，造纸术 便传入了西方；首先在撒马尔罕（今乌兹别 克境内）建立了中东第一个造纸作坊，794 年巴格达出现中东第二个造纸作坊，造纸术 由此传到阿拉伯地区
造纸蒸煮原理
（3）草类原料脱木素反应历程
大量脱木素阶段
－－T<100℃，60%木素脱出，47%半纤维素溶出。 耗碱量为50%，
补充脱木素阶段
－－T=100℃－160℃，30%木素和9%半纤维素脱 出。耗碱量为10%－15%，脱木素速度明显减慢。
残余木素脱除阶段
－－T=160℃保温，5%－10%木素和3%半纤维素 脱出。碱耗主要消耗在溶出木素和碳水化合物 的进一步分解。
残余脱木素阶段
蒸煮后期：最高温－保温期间 脱木素速度变慢：原料中木素 的8%；木素含量：软木4－5% 硬木3%。 溶出的木素属“难溶木素”： C-C键联接和木素－碳水化合 物（LCC）联接的木素。 碳水化合物的溶解速度逐渐增 加并超过木素的溶解速度。 碱液浓度继续下降。
说明此阶段如果继续蒸煮，残余木素很难脱
V/t = Lη
V/t：单位时间通过毛细管的液体体积 n：毛细管数量； r：毛细管半径 L ：毛细管长度； η ：液体粘度 Δ P ：压力差（外部压力和表面张力）
影响因素
（1）毛细管系统：材种及边材、心材； （2）压力差：毛细管中的空气用小放 气、预汽蒸、蒸汽装锅等办法排出； （3）药液粘度：温度。 在纤维原料水分含量低而又排除了 原料毛细管内的空气之后，药液对原料 切片的浸透主要是毛细管作用，且浸透 速度很快。
2.扩散渗透
扩散是蒸煮液中的离子扩散到存在于料片的 水分中。 产生条件：纤维饱和点之后。 推动力：浓度梯度ΔC（dc/dL）。 扩散速率遵循爱因斯坦方程
dC D F dL
R：气体常数 η ：药液粘度
RT 1 D N 6r
N：阿佛加德罗常数 D: 扩散系数
T：绝对温度 r：药液离子半径
第二章 2.2蒸煮原理
2.用碱量、药液浓度和液比
（1）用碱量的大小主要取决于原料的化学组成及其分布 情况、原料结构及对成浆质量的要求，还要考虑原料 片的规格、质量、蒸煮温度和时间等。 （2）药液浓度和液比
当用碱量一定时，液比大则碱液浓度小，也比小则浓 度大。碱液浓度大，虽然蒸煮速度快，可以增加浆产 量，但对纤维素和半纤维素都有损伤，还易造成局部 生煮。所以在选择时，一般还要考虑以下因素： a.蒸煮方式；b.蒸煮锅形式；c.原料品种。
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 5
（一）碱法脱木素化学反应 在蒸煮过程中，脱木素反应是最重要的反应，其结果 是木素大分子断裂，生成碱木素与硫化木素，从而使 纤维分离成浆。 酚型α -芳基醚或α -烷基醚联接的碱化断裂 酚型β -芳基醚键碱化和硫化断裂
非酚型β -芳基醚键碱化和硫化断裂
（1.半纤维素在细胞壁S2中先溶出，为木素溶出提供 了“通道”；2.含紫丁香基的木素与碱反应快。）
硫酸盐法>酸性亚硫酸盐法>中性亚硫酸盐法
2019/2/10
造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆
7
（三）、蒸煮过程中的脱木素反应历程
1.初始脱木素阶段
木素含量降低约为20％，半纤维素含量降低为40％，纤维 素含量降低约为10％。 2.大量脱木素阶段 木素溶出量约占原有木素含量的约65％。
3.残余脱木素阶段
最终木素的含量为4-5％（软木）和3％（硬木）左右时， 停止蒸煮。
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 8
（四）、碱与纤维素的反应过程
1.剥皮反应 在升温到100℃时就开始了。结果：纤维素聚合度变 小，纸浆得率下降，碱耗增加，所以要尽量避免此反 应的发生。 （主要是各种聚糖的还原性末端基发生降解反应）
《造纸原理与工程》课件
压榨
通过压榨辊将多余的水分压出，使纸张更加紧密。
烘干
将纸张送入烘干机中，通过热风或红外线等方法将纸张中的水分蒸发掉。
纸的整理与加工
整理
对烘干后的纸张进行表面处理、施胶 、涂布等加工，以提高纸张的平滑度 、防水性等性能。
加工
将纸张进行裁剪、折叠、切纸等加工 ，以满足不同用途的需求。
03
纸张性能与检测
光泽度
指纸张表面的光泽程度，影响印刷品的视 觉效果和质感。
纸张化学性能
酸碱度
指纸张的酸碱反应能力，影响纸张的保存 性和稳定性。
吸墨性
指纸张吸收油墨的能力，影响印刷品的干 燥速度和墨迹的饱满度。
施胶度
指纸张表面的施胶能力和耐水性，影响印 刷品的防水、防油和防污性能。
04
造纸设备与维护
造纸设备概述
造纸工业发展现状
01
全球造纸产量持续 增长
随着经济发展和人口增长，全球 纸张需求量逐年增加，造纸工业 发展迅速。
02
中国造纸业领先地 位
中国是全球最大的造纸生产国， 产量占全球总产量的比重逐年上 升。
03
技术进步推动发展
新型制浆技术、自动化生产线等 技术的应用，提高了生产效率和 产品质量。
造纸工业环保政策与标准
制浆设备包括蒸煮罐、压力筛、 磨浆机等，用于将纤维原料制成 纸浆。
抄纸设备包括网部、压榨部、干 燥部、施胶部等，用于将纸浆抄 造成纸张。
根据功能的不同，造纸设备可分 为原料制备设备、制浆设备、抄 纸设备、加工设备等类型。
加工设备包括轧光机、涂布机、 复合机等，用于对纸张进行表面 处理和加工。
造纸设备维护与保养
采用袋式除尘、电除尘等技术，减少废气 排放。
通过压榨辊将多余的水分压出，使纸张更加紧密。
烘干
将纸张送入烘干机中，通过热风或红外线等方法将纸张中的水分蒸发掉。
纸的整理与加工
整理
对烘干后的纸张进行表面处理、施胶 、涂布等加工，以提高纸张的平滑度 、防水性等性能。
加工
将纸张进行裁剪、折叠、切纸等加工 ，以满足不同用途的需求。
03
纸张性能与检测
光泽度
指纸张表面的光泽程度，影响印刷品的视 觉效果和质感。
纸张化学性能
酸碱度
指纸张的酸碱反应能力，影响纸张的保存 性和稳定性。
吸墨性
指纸张吸收油墨的能力，影响印刷品的干 燥速度和墨迹的饱满度。
施胶度
指纸张表面的施胶能力和耐水性，影响印 刷品的防水、防油和防污性能。
04
造纸设备与维护
造纸设备概述
造纸工业发展现状
01
全球造纸产量持续 增长
随着经济发展和人口增长，全球 纸张需求量逐年增加，造纸工业 发展迅速。
02
中国造纸业领先地 位
中国是全球最大的造纸生产国， 产量占全球总产量的比重逐年上 升。
03
技术进步推动发展
新型制浆技术、自动化生产线等 技术的应用，提高了生产效率和 产品质量。
造纸工业环保政策与标准
制浆设备包括蒸煮罐、压力筛、 磨浆机等，用于将纤维原料制成 纸浆。
抄纸设备包括网部、压榨部、干 燥部、施胶部等，用于将纸浆抄 造成纸张。
根据功能的不同，造纸设备可分 为原料制备设备、制浆设备、抄 纸设备、加工设备等类型。
加工设备包括轧光机、涂布机、 复合机等，用于对纸张进行表面 处理和加工。
造纸设备维护与保养
采用袋式除尘、电除尘等技术，减少废气 排放。
制浆造纸技术之蒸煮、氧脱木素、漂白 ppt课件
具有较高的化学品消耗量的过氧化物漂白阶段可 以从图中找出，这是因为最初的反应速度足够慢， 可以控制反应从开始就在合理的细节条件下进行。 原则上大多数其他漂白阶段采取了类似的过程。然 而，有时漂白反应的时间非常短，使得难以控制初 始阶段，例如在氯化或二氧化氯预漂白的情况下。
图7给出了漂白阶段基本发展原则的典型例子 1.初期，非常有选择性的阶段 2.过渡阶段
3.停滞漂白的最后阶段。
酸盐浆过氧化氢漂白包括以下几个阶段：第1阶段——初始阶段，反应快速并具有选择 性，应被允许主导漂白阶段。第2阶段——过渡阶段，这一阶段在要求该阶段和总的漂 白工序达到高的漂白性能时，应起到限定反应程度的作用。第3阶段——漂白反应停滞 的最后阶段，这一阶段应通过限制化学品的使用来避免随后恶化的选择性。在这里选择 性被定义为所需的木质素反应和不需要的碳水化合物降解反应之间的动力学平衡。 （HUA=己烯糖醛酸）。
1.3氧脱木素
氧脱木素是使用氧气和碱除去蒸煮后剩余的大部分木 质素。这种脱木素方法会产生较高的白度，所以达到 过半或全部白度所需的后续漂白将会更容易一些。在 漂白阶段之前进行氧脱木素处理与只有漂白阶段传统 工序相比，主要的好处是在氧化阶段溶解的物质可以 在通过未漂浆洗涤循环时进行化学品回收，这意味着 氧脱木素减少了对水循环系统环境的影响。
目录
1.2 蒸煮
蒸煮过程分为不同的阶段，包括木材原料的装锅，送 液，升温至蒸煮温度，最终蒸煮和余热回收后浆料的 排出。蒸煮这一章节会对现代化蒸煮器的几个蒸煮阶 段做详细介绍。
下面举一个硫酸盐法蒸煮系统药液平衡的例子，来 说 明传统间歇式蒸煮器和现代化的改良间歇蒸煮器间的 差异，单位是立方米每吨绝干木材，如表1所示。
类似的发展也能够在大多数漂白阶段中被观察到，这 实际上是由于多级漂白发展的原因。这意味着，一个 漂白阶段不应该过多的超过其中木质素的溶解或增白 开始停滞的点，并且在后续阶段，纸浆最好在这个点 通过不同的化学药品与木素发生反应来被更多的处理。
四大发明造纸术PPT课件
赤道坐标、《石氏星表》、浑仪和简仪的发明
都与浑天说分不开。
31
一、四大发明 二、《九章算术》和珠算
三、《石氏星表》和浑仪
1 、天文学产生发展的原因 2、成我就们：的祖先为了满足采集、狩猎和农牧业
活（动1）的天需文要观，测通记过录观（天世象界等公方认式最悠逐久渐最积系累统天）文：
知A.识世，界萌上生最和早的发日展食了、古月代食的、天太文阳学黑。子及哈雷彗
缕悬法指南21 针
一、四大发明
1、造纸术
2、印刷术 3、火 药
（1）概况
4、指南针（2）外传及影响
宋元时期，指南针传入阿拉伯，其后 更远传至欧洲，为环球航行和新大陆的 发现提供了重要条件。
总之，“四大发明”为欧洲率先迈
入近代社会的门槛发挥了不可替代的作
用。
22
阅读： 《韩非子·有度》载：“先王立司南以端 朝夕(朝夕．指东西方向)。”《鬼谷子谋》称： “郑(国)人之取玉也，载司南之车，为其不惑(惑， 指迷失方向)也。
1、造纸术
（1）早期的书写材料 （2）我国目前发现最早的纸 （3）蔡伦改进造纸术
公元105年，蔡伦改进
了造纸术。用树皮、麻头 等便宜易得的原料制成了 便于书写的植物纤维纸， 为纪念蔡伦的功绩，人们 把这种纸叫作“蔡侯纸”。
蔡伦 东汉人
6
蔡伦改进了造纸术
二、再将蒸煮过
三等发入主荛菠竹树、树碾酵要子花萝糊将糊碎，原，（叶等树调，打料马雁，。皮和浸 浆拉花 草:原 成泡 ，檀巴） 木料 浆， 加木粟， 灰。，，一 （ 捣 等荛、 碎 用四器纸纸花取，蒸将、浆张）檀加煮捣用，。等木入。好抄抄树，草的纸成皮雁木，皮灰
缚鸡之力，无法拿动这么庞大的奏章，最后只 好请了两位大力士抬进宫里去。据《史记·滑
造纸分析与检测B 第三章 蒸煮实验部分ppt课件
5 ~10
5~10
90
90
升温至105℃时进 行，压力降至零
120
升温至105℃时进 行，压力降至零
120
约10
约10
＜12
＜12
〔4〕工艺计算
• ① 烧碱－蒽醌法:
绝干装埚量
• 每锅装风干麦草＝ 1—原料水分含量
• 每锅需NaOH量＝绝干装锅量×用碱量×换算系数
•
〔80/62〕÷NaOH 纯度
• 每锅需AQ量＝绝干装锅量×AQ用量÷AQ纯度〔99％〕
空运转min 5
5
5
升温时间min 60
60
90
小放汽
保温时间min
升温至105℃ 升温至105℃ 升温至105℃
时进行，压 时进行，压力 时进行，压力
力降至零 降至零
降至零
90
90
120
大放汽
约10
高锰酸钾值 ＜12
约10 ＜12
约10 ＜12
木材原料参考蒸煮工艺条件
原料种类 制浆方法 装锅量g
• ＝〔15.6×40/39〕/〔80+15.6×40/39〕 ×100%
• ＝16/〔80+16〕×100%＝16.67%〔以NaOH
表示〕
〔5〕 蒸煮液的配制及其测定：
• ①造纸厂碱液配制
•
在造纸厂因用的是液体碱，应先测出
NaOH浓度 〔总碱普通不测〕，然后根据
NaOH浓度 、大致装锅量和工艺条件中的
•
每锅装风干麦草＝
绝干装埚量 1—原料水分含量
•
＝1000/〔1－ 9％ 〕＝1098.9克
• 每锅NaOH用量＝绝干装锅量×用碱量×〔1－ 硫化度〕×换算系数〔80/62〕÷NaOH 纯度
造纸技术造纸原理与工程PPT229页
纸面上由于局部收缩而出现的凸起或凹下的泡，泡的周 围或泡内有细曲皱纹。形状较大的称鼓泡，小而密集的叫泡 泡纱。 （10）裂口和残缺
裂口是指纸页中部或边沿出现的破裂缝口；残缺是指纸 页缺角、破烂等不完整状况。 （11）硬质块和砂子
硬质块是指纸面上存在的质地坚硬而高出纸面的块状或 粒状物；砂子则指纸面上存在的河砂、炭渣等硬质颗粒。
1﹟书皮纸
正面>30 正、反面差<30%
特号书写纸
正、反面平均>30(45-60g/m²) 正、反面差<30%
3、吸收性能 （1）防水性能
纸张抗水防潮的能力。包括施胶度、抗水度等。
抗水度是指液体（水）透过纸和纸板所需的时间。以s 表示。
（2）防油性能 指纸页防止油脂类渗透的能力。
（3）吸收性 指纸或纸板在一定时间内吸收水、有机溶液或其它液体
(二）纸张的性质
1、外观质量 纸张的外观质量是指纸张有无用肉眼或感触器官直接辨
别，不需用仪器设备测量的、影响使用的缺陷。 （1）尘埃
纸页表面用肉眼可见与纸面颜色有显著区别的黑点、黄 点、深黄点、黄棕点或棕色点等杂质。
表示为 个/m²。 （2）斑点
纸面上肉眼可见的色泽明暗和反光不一致的点。包括许 多种，如湿斑、汽斑、缸斑、浆斑、白点斑、纸片斑和压光 暗斑等。 （3）鱼鳞斑和气泡斑
（2）厚度
纸或纸板在两测量板间受一定压力下直接测得的厚薄程 度。 以mm表示。
（3）紧度
单位体积纸或纸板的重量。 以g/cm³表示。
几种纸张紧度举例：（g/cm³）
电容器纸 金属纤维纸 打孔电报纸 胶印书刊纸 海图纸 吸墨纸
1.00-1.20
1.60
>0.82
>0.65
裂口是指纸页中部或边沿出现的破裂缝口；残缺是指纸 页缺角、破烂等不完整状况。 （11）硬质块和砂子
硬质块是指纸面上存在的质地坚硬而高出纸面的块状或 粒状物；砂子则指纸面上存在的河砂、炭渣等硬质颗粒。
1﹟书皮纸
正面>30 正、反面差<30%
特号书写纸
正、反面平均>30(45-60g/m²) 正、反面差<30%
3、吸收性能 （1）防水性能
纸张抗水防潮的能力。包括施胶度、抗水度等。
抗水度是指液体（水）透过纸和纸板所需的时间。以s 表示。
（2）防油性能 指纸页防止油脂类渗透的能力。
（3）吸收性 指纸或纸板在一定时间内吸收水、有机溶液或其它液体
(二）纸张的性质
1、外观质量 纸张的外观质量是指纸张有无用肉眼或感触器官直接辨
别，不需用仪器设备测量的、影响使用的缺陷。 （1）尘埃
纸页表面用肉眼可见与纸面颜色有显著区别的黑点、黄 点、深黄点、黄棕点或棕色点等杂质。
表示为 个/m²。 （2）斑点
纸面上肉眼可见的色泽明暗和反光不一致的点。包括许 多种，如湿斑、汽斑、缸斑、浆斑、白点斑、纸片斑和压光 暗斑等。 （3）鱼鳞斑和气泡斑
（2）厚度
纸或纸板在两测量板间受一定压力下直接测得的厚薄程 度。 以mm表示。
（3）紧度
单位体积纸或纸板的重量。 以g/cm³表示。
几种纸张紧度举例：（g/cm³）
电容器纸 金属纤维纸 打孔电报纸 胶印书刊纸 海图纸 吸墨纸
1.00-1.20
1.60
>0.82
>0.65
制浆造纸技术之蒸煮、氧脱木素、漂白
在特殊情况下后续的漂白过程也会含有反应的木质素， 例如抽提阶段是在第一个二氧化氯漂白阶段后和第二 个二氧化氯漂白阶段前，在碱抽提之后，纸浆能够在 与第一阶段相同或类似的新阶段被进行进一步的处理。
图7给出了漂白阶段基本发展原则的典型例子 1.初期，非常有选择性的阶段 2.过渡阶段
3.停滞漂白的最后阶段。
假设表中所示的蒸汽只是进入木片的部分，而不包括 后面主要用于去除空气所需要的那部分蒸汽，那么木 片的浸渍就显得尤为重要。然而，冬季的冻木需要输 入更多的蒸汽以解冻木材中的水分，这就必然会增加 蒸汽的凝结量。对应于190kg OD wood/m3容器体积填 充密度的木材填充度是47.5%，然而这在现代蒸煮器中 还不算是特别高的填充度。
表1 传统和改良的间歇式硫酸盐法蒸煮药液成分的比较（m3/t绝干木材）
表2表示了传统的液压连续蒸煮器和改良的气液双管蒸煮系统的药 液成分差异。
表2 传统和改良的连续式硫酸盐法蒸煮药液成分的比较（参看表1）（m3/t绝干木 材
这些实例提到了一种典型的北欧针叶材云杉或松木的 木片混合物，这些木片的密度为400kg OD wood/m3湿 木，相应在切片前木材的密度为410kg/m3。密度降低 的原因是在切片过程中木材有裂缝产生。
随着木质素含量的逐渐降低，漂白工序随之也有可能 被缩短。特别是卡伯值在10左右的针叶木硫酸盐浆。 虽然氧气基本上是一种氧化剂，但在碱性提取阶段添 加氧、过氧化物或两者都添加破坏了氧化氯和二氧化 氯阶段的反应模式。碱性氧化处理的化学反应是非常 复杂的，既有氧化反应和也有还原反应，其中提供了 与木质素新的反应途径，如第4章中讨论。 木质素的活化可以通过二氧化氯漂（DN）结束后和 漂白结束时二氧化氯漂白前之间的一个短的中性阶段 （N）来实现。漂白化学品被消耗后，过高的温度也有 可能导致在同种的下阶段操作之前纸浆发生反应，例 如两个连续的过氧化物漂段的情况。臭氧漂阶段的反 应通常十分剧烈，因此，臭氧漂段所需的臭氧量是非 常低的。
第二章 2.2蒸煮原理
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 3
毛细管作用 阔叶木通过导管，针叶木通过管胞 胞腔、纹孔发生
扩散作用 有水、有浓度梯度就可发生
适宜于较干的木片
顺木纹方向很长距离都有效 不能沿横纹方向发生 在边材和心材、不同阔叶木品种、 针叶木与阔叶木之间的速率有明显 差别 木材相对密度对其没有影响 药液组成不重要
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 15
苯丙单元芳基-烷基或烷基-烷基C-C键断裂 苯环上甲氧基的甲基断裂 缩合反应（缩合导致“黑煮”现象）
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 6
（二）、碱法和亚硫酸盐法蒸煮脱木素的顺序
纤维胞间层ML中木素的密度最大
纤维细胞壁S2层中木素含量最多
理论认为：纤维细胞壁S2层中木素先脱除，胞间层 ML中木素后脱除。
2019/2/10
适宜于被水分饱和的木片
仅在短距离内有效 能沿横纹方向发生 不同木材之间的差别不大 木材相对密度对其有影响 药液组成有很大影响
造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 4
二、蒸煮过程中的脱木素化学
在碱法制浆过程中，碱液中的碱主要消耗于： ①与木素反应；②促使部分纤维素与半纤维素 氧化或水解而发生降解；③中和原料中的有机 酸以及在蒸煮过程中生成的有机酸类；④对原 料中的树脂起皂化作用；⑤少量残留在纤维表 面。
2.用碱量、药液浓度和液比
（1）用碱量的大小主要取决于原料的化学组成及其分布 情况、原料结构及对成浆质量的要求，还要考虑原料 片的规格、质量、蒸煮温度和时间等。 （2）药液浓度和液比
当用碱量一定时，液比大则碱液浓度小，也比小则浓 度大。碱液浓度大，虽然蒸煮速度快，可以增加浆产 量，但对纤维素和半纤维素都有损伤，还易造成局部 生煮。所以在选择时，一般还要考虑以下因素： a.蒸煮方式；b.蒸煮锅形式；c.原料品种。
毛细管作用 阔叶木通过导管，针叶木通过管胞 胞腔、纹孔发生
扩散作用 有水、有浓度梯度就可发生
适宜于较干的木片
顺木纹方向很长距离都有效 不能沿横纹方向发生 在边材和心材、不同阔叶木品种、 针叶木与阔叶木之间的速率有明显 差别 木材相对密度对其没有影响 药液组成不重要
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 15
苯丙单元芳基-烷基或烷基-烷基C-C键断裂 苯环上甲氧基的甲基断裂 缩合反应（缩合导致“黑煮”现象）
2019/2/10 造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 6
（二）、碱法和亚硫酸盐法蒸煮脱木素的顺序
纤维胞间层ML中木素的密度最大
纤维细胞壁S2层中木素含量最多
理论认为：纤维细胞壁S2层中木素先脱除，胞间层 ML中木素后脱除。
2019/2/10
适宜于被水分饱和的木片
仅在短距离内有效 能沿横纹方向发生 不同木材之间的差别不大 木材相对密度对其有影响 药液组成有很大影响
造纸工程学院－制浆原理与工程 第二章 化学法制浆 4
二、蒸煮过程中的脱木素化学
在碱法制浆过程中，碱液中的碱主要消耗于： ①与木素反应；②促使部分纤维素与半纤维素 氧化或水解而发生降解；③中和原料中的有机 酸以及在蒸煮过程中生成的有机酸类；④对原 料中的树脂起皂化作用；⑤少量残留在纤维表 面。
2.用碱量、药液浓度和液比
（1）用碱量的大小主要取决于原料的化学组成及其分布 情况、原料结构及对成浆质量的要求，还要考虑原料 片的规格、质量、蒸煮温度和时间等。 （2）药液浓度和液比
当用碱量一定时，液比大则碱液浓度小，也比小则浓 度大。碱液浓度大，虽然蒸煮速度快，可以增加浆产 量，但对纤维素和半纤维素都有损伤，还易造成局部 生煮。所以在选择时，一般还要考虑以下因素： a.蒸煮方式；b.蒸煮锅形式；c.原料品种。
造纸术概述(PPT36页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页) 造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页) 造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页) 造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页) 造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概பைடு நூலகம்述 (PPT3 6页)
发酵和蒸煮
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
捣碎和调匀
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
蒸煮和放入水中
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
3、我们使用的《品德与社会》书共有 138000字，如果用竹简书写，需要多少根竹 简？ 13800根
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
3. 蔡伦改进造纸术
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
公元105年，蔡 伦改进造纸术。他用 树皮、麻头、破布和 旧鱼网做造纸原料， 扩大了原料来源，降 低了造纸的成本，同 时又提高了纸的产量 和质量。从此，纸逐 步取代竹木简和帛。 为纪念蔡伦的功绩， 人们把这种纸叫作 “蔡侯纸”。
————《史记》
简牍（竹木简）
帛书 ——昂贵
石鼓
丝绸
青铜
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
造 纸 术 概 述 (PPT3 6页)
西汉时期，有一 个大文学家名叫东 方朔。一次他给汉 武帝写了一封信， 一下子就用掉 3000多根竹简。 这么多竹简需要两 三个壮小伙才能抬 动，而汉武帝花了 很长时间才读完这 封信。
造纸原理与工程PPT课件
有光纸
10％ 图画纸 30％
2、浆料品种
加入量：草浆>木浆，机浆>化浆。
3、纸机车速与填料用量的关系
加入量随车速提高而减少。
.
（二）填料留着率
填料留着率：留存于纸张中填料量占加入纸料中 填料量的百分比值。
依测定的基准不同，又分为总留着率和单程留着率。 总留着率是指纸页中填料量占开始加入纸浆中填料 量的百分数。 单程留着率是指纸页中填料量占上网纸浆中填料量 的百分数。
a、作为分散相的游离松香固体质点； b、作为分散介质的水； c、溶解于水的松香酸皂化物作为稳定剂。
HH O
NaOOC－R
H
O R－COONa H
R－COOH R－COONa
R－COONa H
O
H
H
O
H
.
（3）分散松香胶
分散松香胶是游离度接近或是100％的松香 胶，即松香不转化为松香酸皂，而是以游离松
C19H29COOH + KOH
C19H29COOK + H2O
302
56
1000
x
x＝（. 56×1000）/302＝185
（二）松香胶的制备 1、松香的皂化剂
工业生产一般用碳酸钠或氢氧化钠。
2C19H29COOH + NaCO3 2C19H29COONa + H2CO3
H2O + CO2
C19H29COOH + NaOH
碍松香酸与水合铝离子结合。 （五）加填对纸张强度的影响 填料粒子填充于纤维之间，减少纤维间的氢键结合。
.
四、填料的加入量、留着率和留着机理
（一）填料加入量
填料加入量主要决定于以下因素：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实际上，毛细管作用、扩散作用和化 学反应几乎是同时进行的，但有主次之分。
蒸煮初期，毛细管作用是主要的； 温度超过140℃，扩散作用是主要的。
（二）渗透途径
1、蒸煮液整体渗透途径
①纵向渗透（纤维轴向） a. 针叶木：通过管胞渗透到木片中； b. 阔叶木：通过导管； c. 草类：通过导管；
②横向渗透（细胞壁方向） a. 针叶木：通过管胞纹孔从一根纤维渗透到 另一根纤维（S3→S2→S1→P→胞间层）； b. 阔叶木：通过木射线管胞上的纹孔； c. 草类：通过纤维上单纹孔。
第二章 化学法制浆
第二节 蒸煮原理
第二节 蒸煮原理
主要内容
一、蒸煮液对原料片的浸透作用 二、蒸煮过程中的脱木素化学和脱木素反
应历程 三、蒸煮过程中碳水化合物降解化学及碳
水化合物反应历程 四、蒸煮反应动力学
一、蒸煮液对木片或草片的浸透作用
碱液怎样进入纤维原料内部，与木素发生反应 将其溶解出来？
药液浸透作用的两个方式： （1）压力降。
说明此阶段如果继续蒸煮，残余木素很难脱
除，而碳水化合物损失很大。
蒸煮曲线的制订
根据脱木素的反应及反应历程来考虑，同时也要考 虑碳水化合物的降解反应和条件。 ✓ 升温时间应足够，以保证药液的浸透，但3小时已
经足够了，保温时间不宜不适当地延长，一般0.5 －1小时. ✓ 最高温度的确定：即要使木素大量溶出，又不能
蒸煮中强调药液的渗透！
（一）药液渗透基本原理
1、压力渗透（毛细管渗透）
产生条件－－毛细管作用，发生在纤维饱和点之前。
推动力： △P = P – P1 （P1主要因不凝性气体而增大） 途径：通过导管或管胞的胞腔或纹孔等向内部渗透。
（1）速率遵循的原则为poiseaille 方程
n r4ΔP V/t =
2.扩散渗透
扩散是蒸煮液中的离子扩散到存在于料片的 水分中。
产生条件：纤维饱和点之后。 推动力：浓度梯度ΔC（dc/dL）。
扩散速率遵循爱因斯坦方程
D dC F D RT 1
dL
N 6 r
R：气体常数 η：药液粘度
T：绝对温度 r：药液离子半径
N：阿佛加德罗常数 D: 扩散系数
一般蒸煮条件下药液的浸透情况
针叶材： 醚键 65－70%， C-C键 17.5－20% 阔叶材： 醚键 74－76%， C-C键 16%
1、蒸煮过程中木素的反应历程
（1）反应历程（蒸煮曲线）
反应历程是研究蒸煮过程中各阶段原料中木 素和碳水化合物溶出特征及变化规律，特别 是脱木素反应历程。
即蒸煮过程中木素和碳水化 合物的反应有无阶段性，以及每 一阶段脱除木素的量和速度又是
针叶木结构疏松，药液从木片末端，即管胞 进入胞腔，然后穿过多孔性的纹孔膜浸入相 邻的细胞腔,药液沿纵向流速比横向大100－ 200倍。
相同液比进行蒸煮，木材原料渗透更容易， 草类则较难。
二、蒸煮过程的化学反应机理
焦点：
在尽量少损伤 纤维素和半纤 维素的前提下 加快木素的脱 除。
Common Linkages between Phenylpropane Units
• 此阶段碱液的浓度下降不大， 但脱木素量却很大。说明此阶 段碱与木素大量反应。
残余脱木素阶段
➢ 蒸煮后期：最高温－保温期间 ➢ 脱木素速度变慢：原料中木素
的8%；木素含量：软木4－5% 硬木3%。
➢ 溶出的木素属“难溶木素”： C-C键联接和木素－碳水化合 物（LCC）联接的木素。
➢ 碳水化合物的溶解速度逐渐增 加并超过木素的溶解速度。
由于横向流经许多纹孔阻力大，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50倍－200倍）。
杨木导管
带 有 小 舌
• 带有 小舌
• 具有 桉木 导管 的特 点
尾叶桉导管
针叶木纤维
纹 孔
2、扩散途径
胞腔→ S3 → S2 → S1 → 初生壁（P）→ ML胞间层（木质素含量高）
特征：有极快的消耗碱的速度， 但脱木素量却不大，其特征是木 素抽提过程。 说明此阶段蒸煮液正在浸透到原料里
面，碱主要消耗在半纤维素和短链的 纤维素上。－－不宜高温
大量脱木素阶段
• 从升温末期到最高温度前（ 150-175℃）；
• 溶出木素占原料中木素的70－ 80％。
• 酚型的β－芳基醚键的断裂（ 如有α－OH的非酚型β－）和 由此而接着发生的酚型β－芳 基醚键的断裂。到175℃时， 大部分木素溶出，木片已成浆
残余木素脱除阶段 －－T=160℃保温，5%－10%木素和3%半纤维素 脱出。碱耗主要消耗在溶出木素和碳水化合物 的进一步分解。
Lη
V/t：单位时间通过毛细管的液体体积 n：毛细管数量； r：毛细管半径 L ：毛细管长度； η：液体粘度
ΔP ：压力差（外部压力和表面张力）
影响因素
（1）毛细管系统：材种及边材、心材； （2）压力差：毛细管中的空气用小放
气、预汽蒸、蒸汽装锅等办法排出； （3）药液粘度：温度。
在纤维原料水分含量低而又排除了 原料毛细管内的空气之后，药液对原料 切片的浸透主要是毛细管作用，且浸透 速度很快。
使碳水化合物降解太多，175℃已过高，可略为
降低（碳水化合物从52.27%下降到43.48%）,167
－170℃为宜。
（3）草类原料脱木素反应历程
大量脱木素阶段 －－T<100℃，60%木素脱出，47%半纤维素溶出。 耗碱量为50%，
补充脱木素阶段 －－T=100℃－160℃，30%木素和9%半纤维素脱 出。耗碱量为10%－15%，脱木素速度明显减慢。
怎样的？
（2）木材KP法蒸煮反应历程 －－脱木素反应历程
以我国马尾松硫酸盐法蒸煮时脱木素为例 ✓ 初始脱木素阶段 ✓ 大量脱木素阶段 ✓ 残余脱木素阶段
初始脱木素阶段
蒸煮初期－－从升温开始到 140℃以前；
木素的溶出量：原料中总木素 含量的20－25％；
溶出的木素属“易溶木素”： 酚型α－和部分酚型β－芳基醚 键的断裂；
纤维细胞在碱液中发生润胀，在酸液中发生 收敛。
扩散速度：碱法：纵向、切向和横向基本相等 酸法：纵向、切向和横向相差很大
总的来说，毛细管浸透比扩散 浸透快，这一点不管药液PH值的大 小如何，都是一样的。
不同的原料，蒸煮液浸透的难易程度不同
阔叶木较针叶木难于浸透:
阔叶木由导管进行纵向浸透，横向几乎没有 浸透；组织结构较紧密。
蒸煮初期，毛细管作用是主要的； 温度超过140℃，扩散作用是主要的。
（二）渗透途径
1、蒸煮液整体渗透途径
①纵向渗透（纤维轴向） a. 针叶木：通过管胞渗透到木片中； b. 阔叶木：通过导管； c. 草类：通过导管；
②横向渗透（细胞壁方向） a. 针叶木：通过管胞纹孔从一根纤维渗透到 另一根纤维（S3→S2→S1→P→胞间层）； b. 阔叶木：通过木射线管胞上的纹孔； c. 草类：通过纤维上单纹孔。
第二章 化学法制浆
第二节 蒸煮原理
第二节 蒸煮原理
主要内容
一、蒸煮液对原料片的浸透作用 二、蒸煮过程中的脱木素化学和脱木素反
应历程 三、蒸煮过程中碳水化合物降解化学及碳
水化合物反应历程 四、蒸煮反应动力学
一、蒸煮液对木片或草片的浸透作用
碱液怎样进入纤维原料内部，与木素发生反应 将其溶解出来？
药液浸透作用的两个方式： （1）压力降。
说明此阶段如果继续蒸煮，残余木素很难脱
除，而碳水化合物损失很大。
蒸煮曲线的制订
根据脱木素的反应及反应历程来考虑，同时也要考 虑碳水化合物的降解反应和条件。 ✓ 升温时间应足够，以保证药液的浸透，但3小时已
经足够了，保温时间不宜不适当地延长，一般0.5 －1小时. ✓ 最高温度的确定：即要使木素大量溶出，又不能
蒸煮中强调药液的渗透！
（一）药液渗透基本原理
1、压力渗透（毛细管渗透）
产生条件－－毛细管作用，发生在纤维饱和点之前。
推动力： △P = P – P1 （P1主要因不凝性气体而增大） 途径：通过导管或管胞的胞腔或纹孔等向内部渗透。
（1）速率遵循的原则为poiseaille 方程
n r4ΔP V/t =
2.扩散渗透
扩散是蒸煮液中的离子扩散到存在于料片的 水分中。
产生条件：纤维饱和点之后。 推动力：浓度梯度ΔC（dc/dL）。
扩散速率遵循爱因斯坦方程
D dC F D RT 1
dL
N 6 r
R：气体常数 η：药液粘度
T：绝对温度 r：药液离子半径
N：阿佛加德罗常数 D: 扩散系数
一般蒸煮条件下药液的浸透情况
针叶材： 醚键 65－70%， C-C键 17.5－20% 阔叶材： 醚键 74－76%， C-C键 16%
1、蒸煮过程中木素的反应历程
（1）反应历程（蒸煮曲线）
反应历程是研究蒸煮过程中各阶段原料中木 素和碳水化合物溶出特征及变化规律，特别 是脱木素反应历程。
即蒸煮过程中木素和碳水化 合物的反应有无阶段性，以及每 一阶段脱除木素的量和速度又是
针叶木结构疏松，药液从木片末端，即管胞 进入胞腔，然后穿过多孔性的纹孔膜浸入相 邻的细胞腔,药液沿纵向流速比横向大100－ 200倍。
相同液比进行蒸煮，木材原料渗透更容易， 草类则较难。
二、蒸煮过程的化学反应机理
焦点：
在尽量少损伤 纤维素和半纤 维素的前提下 加快木素的脱 除。
Common Linkages between Phenylpropane Units
• 此阶段碱液的浓度下降不大， 但脱木素量却很大。说明此阶 段碱与木素大量反应。
残余脱木素阶段
➢ 蒸煮后期：最高温－保温期间 ➢ 脱木素速度变慢：原料中木素
的8%；木素含量：软木4－5% 硬木3%。
➢ 溶出的木素属“难溶木素”： C-C键联接和木素－碳水化合 物（LCC）联接的木素。
➢ 碳水化合物的溶解速度逐渐增 加并超过木素的溶解速度。
由于横向流经许多纹孔阻力大，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50倍－200倍）。
杨木导管
带 有 小 舌
• 带有 小舌
• 具有 桉木 导管 的特 点
尾叶桉导管
针叶木纤维
纹 孔
2、扩散途径
胞腔→ S3 → S2 → S1 → 初生壁（P）→ ML胞间层（木质素含量高）
特征：有极快的消耗碱的速度， 但脱木素量却不大，其特征是木 素抽提过程。 说明此阶段蒸煮液正在浸透到原料里
面，碱主要消耗在半纤维素和短链的 纤维素上。－－不宜高温
大量脱木素阶段
• 从升温末期到最高温度前（ 150-175℃）；
• 溶出木素占原料中木素的70－ 80％。
• 酚型的β－芳基醚键的断裂（ 如有α－OH的非酚型β－）和 由此而接着发生的酚型β－芳 基醚键的断裂。到175℃时， 大部分木素溶出，木片已成浆
残余木素脱除阶段 －－T=160℃保温，5%－10%木素和3%半纤维素 脱出。碱耗主要消耗在溶出木素和碳水化合物 的进一步分解。
Lη
V/t：单位时间通过毛细管的液体体积 n：毛细管数量； r：毛细管半径 L ：毛细管长度； η：液体粘度
ΔP ：压力差（外部压力和表面张力）
影响因素
（1）毛细管系统：材种及边材、心材； （2）压力差：毛细管中的空气用小放
气、预汽蒸、蒸汽装锅等办法排出； （3）药液粘度：温度。
在纤维原料水分含量低而又排除了 原料毛细管内的空气之后，药液对原料 切片的浸透主要是毛细管作用，且浸透 速度很快。
使碳水化合物降解太多，175℃已过高，可略为
降低（碳水化合物从52.27%下降到43.48%）,167
－170℃为宜。
（3）草类原料脱木素反应历程
大量脱木素阶段 －－T<100℃，60%木素脱出，47%半纤维素溶出。 耗碱量为50%，
补充脱木素阶段 －－T=100℃－160℃，30%木素和9%半纤维素脱 出。耗碱量为10%－15%，脱木素速度明显减慢。
怎样的？
（2）木材KP法蒸煮反应历程 －－脱木素反应历程
以我国马尾松硫酸盐法蒸煮时脱木素为例 ✓ 初始脱木素阶段 ✓ 大量脱木素阶段 ✓ 残余脱木素阶段
初始脱木素阶段
蒸煮初期－－从升温开始到 140℃以前；
木素的溶出量：原料中总木素 含量的20－25％；
溶出的木素属“易溶木素”： 酚型α－和部分酚型β－芳基醚 键的断裂；
纤维细胞在碱液中发生润胀，在酸液中发生 收敛。
扩散速度：碱法：纵向、切向和横向基本相等 酸法：纵向、切向和横向相差很大
总的来说，毛细管浸透比扩散 浸透快，这一点不管药液PH值的大 小如何，都是一样的。
不同的原料，蒸煮液浸透的难易程度不同
阔叶木较针叶木难于浸透:
阔叶木由导管进行纵向浸透，横向几乎没有 浸透；组织结构较紧密。