制浆

2、蒸煮时化学反应
碱主要是消耗在中和有机酸，少量耗在脱木素和碳水化合物。
3、蒸煮的反应历程：
（1）木材碱法蒸煮反应历程 A、脱木素历程：分三个阶段 阶段 1、初始脱木素阶段 100-150℃ 2、大量脱木素阶段 150-175 ℃ 3、残余木素脱除阶 段，保温100min 脱木素状况 易溶木素，脱22.6％，为α、和酚型β芳 基醚。 脱63.5％。非酚型和酚型β醚键的断裂。 木片已基本成浆。 难溶木素。脱8％，为碳-碳键木素及L.C.C 木素
4、硫酸盐法制浆术语 （1）总碱：指的是NaOH+Na2S+ Na2CO3 + Na2SO4 + Na2SO3 ，均以Na2O（或NaOH ）表示。 （2）总可滴定碱：指的是NaOH+Na2S+ Na2CO3 + Na2SO3 （均以Na2O或NaOH表示）。 （3）活性碱：指的是NaOH+Na2S，均以Na2O（或 NaOH ）表示。 活性度：碱液中活性碱占总可滴定碱的百分比。 活性度=（活性碱÷总可滴定碱）×100% （4）有效碱：指的是NaOH+1/2Na2S，意思是Na2S水 解后生成1/2的NaOH和1/2的NaHS，均以Na2O（或 NaOH ）表示。
例如：某厂蒸煮锅为110m3蒸煮锅，装锅量18T（绝干），装锅原料水分20%，用碱量（活性碱） 12%（Na2O计 ），硫化度14%，液比1:4，药液温度80℃，补加硫化碱液浓度80 g/l （以Na2S计）。求：需用白液量？应补加硫化碱液量？应加污热水量？（回收白液中活性碱浓度 70 g/l Na2O计，硫化度10%） 计算： （1）装锅密度 = （18×1000）/110 = 163.6 kg/m3 （2）用碱量 （以Na2O表示）： 每锅活性碱量 = 18×1000×12% = 2160 kg(Na2O) 每锅Na2S需用量 = 2160×14% = 302 kg(Na2O) 每锅NaOH 需用量 = 2160－302 = 1858 kg(Na2O) （3）白液用量 每锅需用白液量 =1858/【70 ×（1-10%） 】= 29.5 m3 白液中Na2S含量 = （29.5×70）×10% = 206.5 kg(Na2O) 每锅Na2S补加量 = 302－206.5 = 95.5 kg(Na2O) （4）应补加硫化碱的体积 硫化碱浓度换算： 80（g/l Na2S）×（62/78）= 63.6g/l(Na2O)
制 浆 基本理 论
一、硫酸盐法制浆的分类与基本概念
1、硫酸盐法制浆的概述 2、硫酸盐法制浆蒸煮工艺流程 3、蒸煮液的组成和性质 4、硫酸盐法制浆术语
二、蒸煮原理
1、蒸煮药液对木片的扩散作用 2、蒸煮药液对木片的渗透作用 3、木素与NaOH的反应 4、木素与Na2S的反应 5、脱木素的三个阶段 6、脱木素反映历程
1、蒸煮液对木片的扩散作用 扩散作用主要是靠浓度差通过导管、管胞（或 纤维）胞腔和细胞壁进行，是蒸煮液中的离子扩散到 存在于木片的水分中。作用动力是液体中离子的浓度 差，扩散速度主要决定于离子的浓度梯度和液体的温 度，因此，水分含量和蒸煮液组成对扩散作用影响较 大。扩散作用的特点： A）有水存在就能发生 B）适宜于水分饱和的木片 C）仅在较短距离内有效 D）能沿横纹方向扩散 E）不同材种差别不大 F）木材相对密度有影响 G）药液成分影响很大。
3、蒸煮液的组成和性质
（1）黑液：原料经硫酸盐法蒸煮以后，从纸浆中分 离出来的残液叫黑液。 （2）绿液：黑液经蒸发浓缩后经碱回收炉燃烧，所得溶 融物从炉中流出后溶解于水中所得的溶液叫绿液。主 要成分为：Na2CO3+Na2S，另外还有Na2SO4 , Na2SO3 ，Na2S2O3， NaOH等。 （3）白液：绿液经苛化后的溶液叫白液。 （4）蒸煮液组成：主要组成为NaOH+Na2S，此外，还 有Na2CO3， Na2SO4 ， Na2SO3 ，Na2S2O3，甚至 可能有少量的Na2Sn 。
（5）硫化碱：指的是Na2S。 （6）硫化度：指的是Na2S含量占活性碱NaOH+Na2S含 量的百分比，均以Na2O（或NaOH ）表示。 硫化度= Na2S/（ NaOH + Na2S ）×100% 如：某硫酸盐法蒸煮药液中NaOH含量为40g/l（以 NaOH 计）， Na2S含量为10g/l（以NaOH 计），则 该蒸煮药液的硫化度为： 硫化度= 10/（ 40 +10 ）×100% =20%（以NaOH 计） 若Na2S含量为10g/l（以Na2S 计），则硫化度为： 硫化度= 10×80/78/（ 40 +10×80/78）×100% =20.4%（以NaOH 计）
C）为什么新苇的用碱量比陈苇的高？ 答：* 新苇由于贮存时间短，原料中的淀粉、果胶、脂肪 酸等低分子化合物含量较陈苇高，这些物质在蒸煮过 程中要消耗部分碱； * 新苇中所含的叶、穗、梢、藤等杂质较陈苇高，在 备料过程中除尘效率低，导致苇片含渣率高，增加蒸 煮碱液的消耗； * 陈苇原料纤维细胞水分含量高，细胞中的填充物较 多，增加了蒸煮药液的浸透阻力，因此需要提高药液 浓度，加强药液的浸透作用，有利于纤维细胞的分离。
硫酸盐法的速率比烧碱法的快。
B、碳水化合物的溶出情况
阶段 碳水化合物的溶出情况
1、初始脱木素阶段 100-150℃
2、大量脱木素阶段150-175 ℃ 3、残余木素脱除阶段，保温100min
17.5 ％，此时浆得率74％。
12.56 ％，此时浆得率47％ 10％，此时浆得率37％。
（2）草类原料反应历程
2、硫酸盐法制浆蒸煮工艺流程
(1)蒸煮流程
料片
蒸煮
喷放锅
洗筛
高压汽
蒸煮药液
(2)配碱流程
烧碱 硫化碱 苛化碱 水
配碱槽
送蒸煮
（3）两浆车间蒸煮流程 A、化木车间：
料片
蒸煮锅
喷放锅
洗筛
高压汽
蒸煮药液
B、化苇车间：
湿法备料流程： 经干法备料来苇片 → 鼓式洗苇机 → 水力洗苇机→ 苇片泵 → 斜螺旋脱水机 → 回料螺旋 → 连续蒸煮
一、硫Hale Waihona Puke Baidu盐法制浆的分类与基本概念
1、硫酸盐法制浆的概述 （1）碱法制浆的定义：用碱性化学药剂的水溶液处理植 物纤维原料，将其中的木素溶出，使原料中的纤维彼 此分离成纸浆。 （2）碱法制浆的分类：硫酸盐法、烧碱法、石灰法及多 硫化钠法等等。 （3）硫酸盐法与烧碱法制浆的区别：硫酸盐法蒸煮液的 主要组成是NaOH+Na2S，而烧碱法蒸煮液的主要组 成是NaOH。
阶段 1、主要脱木素阶段～100℃ 2、补充脱木素阶段～160℃ 脱木素 60％ 25-30％ 脱碳水化合物 45％ 10％ 5％
3、残余脱木素阶段，保温 5-10％ 脱木素情形： 草类：次生壁和胞间层木素几乎同时脱 木材：先次生壁后胞间层。
4、反应结论 （1）草料比木材易蒸煮 原因：疏松、木素少、木素类型决定。 （2）草料可低温快速蒸煮。
（7）用碱量：蒸煮时，活性碱用量（重量）对绝干原料重量 的百分比。 例如： A）某制浆厂蒸煮木片时，每锅活性碱用量为2500kg（以 NaOH 计），装锅量为12t（风干），则蒸煮该木片时用 碱量： 用碱量 = 2.5÷（12×0.9）×100% =23.1%（以NaOH 计） B）蒸煮某种松木用碱量为20%，药液硫化度为25%（均以 Na2O 计），则NaOH 和Na2S的用量分别为： 设NaOH 为x%，Na2S 为y%，则 x+y=20% x=15% y/（x+y）=25% y=5% （均以Na2O 计）
应补加硫化碱的体积量 = 95.5/ 63.6 = 1.5 m3 （5）需用污热水量
每锅需用总液量 = 装锅量（绝干）× 液比 = 18 × 4 = 72 m3 原料带入的水量 = 18×20/80 = 4.5 m3 应补加污热水量 = 72 - (29.5 + 1.5 + 4.5) = 36.5 m3
（5）蒸煮液中各组分的性质：主要组成为NaOH+Na2S。 还有Na2CO3，Na2SO4 , Na2SO3 ，Na2S2O3等。
A）强碱性质
B）受PH值影响，Na2S会产生电离或水解，如：
PH=14时：Na2S的水溶液中以S2-为主； PH=13时： Na2S的水溶液中S2-和HS-并存。 PH=12时： Na2S的水溶液中以HS-为主。 PH=10时： Na2S的水溶液中几乎全部是HS-。
二、蒸煮原理 蒸煮的主要目的，就是从植物纤维原料中 除去木素，因此，蒸煮过程是利用化学药品的作
用脱除木素（从而使纤维分离成浆），而尽量多
地保留纤维素和半纤维素。
一般认为，蒸煮分三阶段： 1.药液渗透；2.化学反应；3.反应物溶出。 在此过程碳水化合物不可避免的受到降解作用。 1、渗透作用 （1）方式与原理：靠压力差的毛细管作用和靠离子浓度差 的扩散作用。 （2）途径：纵向的胞腔、横向的纹孔，显然，纵向速度大。 （3）影响渗透的因素 a、草与木 b、针与阔：前者纹孔膜为多孔性 c、压力与浓度 d、pH值的影响 e、料片状况：如水分、毛细管的空气
PH<10时： HS-离子浓度降低，而H2S浓度增加。
从Na2CO3的水溶液看： PH>12时： 以CO32-为主。 PH=10.5时：以CO32-和HCO3-并存。 PH<9时： HCO3-浓度下降， H2CO3浓度增加。 另外， Na2SO3也会受PH值影响而发生水解或电离。 C）受温度的影响，各组分的溶解度也不同。如:NaOH和 Na2S都是随温度的升高溶解度不断增加。
（8）液比：蒸煮绝干原料重量（kg或t）与蒸煮总液量体 积（L或m3）之比。
例如： A）某制浆厂蒸煮锅为110m3，装锅量为18T（绝 干），装锅原料水份为20%，用碱量为12%，蒸煮药 液浓度为44g/l （ 均以Na2O 计），则蒸煮液比为多少？ 解：原料带水：18 ×20%/（1-20%）=4.5m3 碱液量：18 ×12%/44=49.1m3 则液比为：18/（4.5+49.1）=1：3
B）试述液比大小对蒸煮的影响？ 答：当蒸煮用碱量一定时，合理控制液比的大小，可以保证适当的蒸煮 药液浓度，有利于药液与原料的浸透，有利于锅内药液的循环。 液比小，则药液浓度大，可以提高药液的浸透能力，蒸煮反应速率快， 升温时间短，汽耗少，但液比过小，将会影响到药液与原料混合均 匀性，使成浆匀度低，另外较小的药液循环量和较低的升温负荷， 会使升温速度难以控制，造成局部过煮，生片多，喷放时还容易堵 塞放锅管线。 液比大，液量多，可以改善药液的循环效果，有利于蒸煮后期升温的 均匀性，放锅易于操作，但液比过大时，会造成药液浓度偏低，蒸 煮反应速率小，成浆硬度高，前期升温锅内压力上升快，进汽量偏 小，排汽带汽严重，导致升温困难，蒸煮成浆质量难以保证。
（9）得率：原料经蒸煮后所得的绝干（或风干）粗浆重 量对未蒸煮前绝干（或风干）原料重量的百分比。得 率分：粗浆得率、细浆得率及成浆得率等。 例如：某制浆厂蒸煮时每锅装原料12T（风干），蒸煮 后每锅产粗浆5T（绝干），筛选损失为3% ，则粗浆 得率及细浆得率分别为多少？ 解：粗浆得率为：5/(12 ×90%)×100%=46.3% 细浆得率为：5 ×97%/(12 ×90%)×100%=44.9% （10）硬度：是表示原料经蒸煮后残留在纸浆中的木素和 其他还原性物质的相对量，它相对的表示原料蒸煮过 程中除去木素的程度。常用的表示方法有高锰酸钾值 (K值)和卡伯值。 卡伯值=0.837+0.0323 ×高锰酸钾值（适用于木浆）
连蒸流程： 经回料螺旋来苇片 → 销鼓计量器 → 预蒸螺旋 →螺 旋喂料器 → T型管 → 蒸煮管（三根串联） →立式 卸料器 → 喷放锅
（4）连续蒸煮与间歇蒸煮相比有何优缺点？ 优点：（1）连续生产，生产人员少，劳动强度低。 （2）电和蒸汽的供应均衡，无高峰负荷。 （3）没有突然的放汽，大气污染小。 （4）设备腐蚀小。 （5）单位耗汽量和化学药品的耗用量低。 （6）纸浆得率较高，质量均匀稳定。 （7）占地面积小。 缺点：（1）动力消耗高，维修费用大。 （2）设备加工精度要求高。 （3）不能在短时间内改变浆料的种类。