第7章__硫酸盐法制浆 - 最新制浆造纸原理与工艺ppt课件
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纸浆得率（Yield）：
（1）粗浆得率：蒸煮后所得绝干粗浆重量对 蒸煮前绝干原料重量的百分比。
（2）细浆得率：粗浆经筛选后所得绝干细浆 重量对蒸煮前绝干原料重量的百分比。
7.3硫酸盐法工艺
硫酸盐法制浆系统简要流程见图7-3 间隙蒸煮法：操作在一个具有防腐层的 钢或不锈钢压力容器（蒸煮锅）中间歇 进行（p87,图8-1和8-2,8-5,8-6）,170℃, 保温2h。 连续蒸煮法：汽蒸加热-连续加热器-保温 1.5-2h。 连续蒸煮器（见图8-9，8-10 ，8-11）
3、用碱量的作用
适当过量有助于蒸煮反应完全 软木 12~14%有效碱 硬木 8~10%有效碱 有效碱=NaOH+1/2Na2S
4、蒸煮时间与蒸煮温度
在一定范围内，提高温度可以缩短时间，温度 降低则必须延长时间。即：一定范围内温度和 时间可以互为补偿。 加拿大制浆造纸研究所K.E.Vroom 提出了Hfactor的概念，把蒸煮温度与时间作为单一变 数考虑，用以控制蒸煮终点，从而稳定蒸煮后 纸浆的质量，促进蒸煮过程的自动化控制（建 立数学模型）。
最高蒸煮温度的作用
一般在180℃以下，大于180℃则纤维素 受损，强度和得率下降。
在一定范围内（155－175 ℃ ），温度 每增加10 ℃，脱木素的速度增加1倍。
5、液木比
一般为3~5 液木比大则降低活性化学品浓度，影响 反应速率；液木比小则很难保证木片表 面被浸润。
6、控制参数
①Kappa值 随植物原料的不同而异，随 最终产品的要求变化（如未漂白浆要求 总浆得率高， Kappa值 大） P84,图7—13说明：Kappa值最佳范围的 确定； ②蒸煮液中的残碱量
2.木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化合物。 3.木素碎片发生凝缩反应（自身、与木素、与纤
维）。 4.碳水化合物（纤维素+半纤维素）也受到侵袭
并一定程度被溶解（见图7—6，7—7）。 典型蒸煮液中80%木素、50%半纤维素和10% 的纤维素被溶解。
硫酸盐法脱木素反应历程
脱木素阶段
1
2
3
（初始脱木 （大量脱木 （残余木素 素阶段） 素阶段） 脱除阶段）
7.6 工艺过程的改进
1、硫酸盐法的优点Βιβλιοθήκη Baidu
a.适用于各种植物纤维原料（木、草、竹）； b.能生产多品种纸浆； c.纸浆强度较好； d.可以经济而有效地回收制浆化学品和热能； e.采用漂白法，可得到高强度和高白度纸浆。
2、硫酸盐法的缺点
a.与亚硫酸盐比，制浆得率低； b.还原硫化物产生臭气，污染环境，对 人体健康有害； c.不能有效利用纤维原料中的木素组分。
硫化度(Sulfidity )：
指量碱 的液 百中 分N比a。2S含量占活性碱NaOH + Na2S含
即： 硫化度（%） Na2S） ×100%
=〔
Na2S
/（NaOH
+
残碱：指蒸煮后废液中所含的活性碱量
用碱量：指蒸煮时活性碱用量（重量）对绝干 原料重量的百分比。
液比：
指蒸煮时绝干原料重量（kg 或 t）与蒸煮液总 液量体积（L 或 m3）之比。
H-因子= ∫KR(T)dt KR —— 相对反应速率常数
H-因子：以相对反应速率与反应时间的 关系制成曲线,曲线下的面积就叫作H-因 子。
或者：
相 对 反 应 速 率 乘 于 时 间 间 隔 （ 见 p80, 图 ７－４）。
对一定的原料，蒸煮后浆料中的残余木 素含量（与纸浆Kappa值成线性关系） 可由蒸煮时的H-因子控制（H-因子增大， Kappa值降低）。
E.A.变化 51 28 28 15 15 7
（NaOH，
g/L)
木素含量变 27 22 22 3 3
1
化（%）
预水解间隙蒸煮
预水解间隙蒸煮程序见p81,图7—9。 降低聚戊糖的含量 获得高比例的纤维素
7.5蒸煮操作与控制
1、木片规格 减少木片厚度有助于加快制浆速度
2、药液硫化度的作用 硫化度（%）=[Na2S/(NaOH+Na2S)]×100% 硫化度越高，制浆越快，得率越大，纸浆越强 韧。
化学品回收系统（见图7-1）
（1）黑液增浓； （2）燃烧，形成熔融物； （3）熔融物溶解，形成绿液； （4）绿液用石灰苛化，形成蒸煮液的白 液。
碱回收炉的作用
（结构示意见P145图10—18） Na2SO4→Na2S Na2O Na2CO3
7.4 硫酸盐制浆的化学原理
1.木片中的木素在蒸煮液中被氢氧离子（OH－） 和硫氢离子（SH－）裂解成碎片。
7.2 名词定义
硫酸盐药液循环流程 见图7-1
硫酸盐法制浆术语的定义 见表7-1
活性碱（A.A., Active Alkali）： 指NaOH + Na2S, 通常以Na2O(或NaOH) 表示。 有效碱（E.A., Effective Alkali）： 指NaOH + 1/2Na2S, 通常以Na2O(或 NaOH)表示。 活性碱与有效碱的关系见p77,图７－２
第七章 硫酸盐法制浆
通过硫酸盐法蒸煮植物纤维原料制取纸 浆的方法
硫酸盐蒸煮液的有效成份:
NaOH+Na2S
7.1 发展简史
1854年 NaOH法，第一个化学制浆法专 利。
1884年 硫酸钠制浆专利，硫酸钠还原成 硫化物。
1885年 硫酸盐制浆商业化，硫酸盐回收 系统建立，Kraft paper。
1930年 二氧化氯漂白。
可以利用H-因子确定蒸煮终点，灵活调 节生产（根据蒸煮温度的波动调节蒸煮 时间），减少Kappa值波动范围，稳定 纸浆质量（ Kappa值、得率、强度）。
P83,图7—11说明：
固定Kappa值下，增加有效碱则H－因子 变小，即在相同反应速率下反应时间缩 短。
图7—12说明：
固定Kappa值时，较高的用碱量则半纤 维素留有率略微下降。
3、提高得率方面的改进
在蒸煮液中加入蒽醌（约4.5kg/t浆）， 则可提高得率2~3%。 蒽醌催化水解木素的作用。
4、深度脱木素作用
在蒸煮期间活性碱含量水平保持均衡， 软木蒸煮的Kappa值可从30~32降到约25， 而对纸浆质量无影响。 氧脱木素法
（1）粗浆得率：蒸煮后所得绝干粗浆重量对 蒸煮前绝干原料重量的百分比。
（2）细浆得率：粗浆经筛选后所得绝干细浆 重量对蒸煮前绝干原料重量的百分比。
7.3硫酸盐法工艺
硫酸盐法制浆系统简要流程见图7-3 间隙蒸煮法：操作在一个具有防腐层的 钢或不锈钢压力容器（蒸煮锅）中间歇 进行（p87,图8-1和8-2,8-5,8-6）,170℃, 保温2h。 连续蒸煮法：汽蒸加热-连续加热器-保温 1.5-2h。 连续蒸煮器（见图8-9，8-10 ，8-11）
3、用碱量的作用
适当过量有助于蒸煮反应完全 软木 12~14%有效碱 硬木 8~10%有效碱 有效碱=NaOH+1/2Na2S
4、蒸煮时间与蒸煮温度
在一定范围内，提高温度可以缩短时间，温度 降低则必须延长时间。即：一定范围内温度和 时间可以互为补偿。 加拿大制浆造纸研究所K.E.Vroom 提出了Hfactor的概念，把蒸煮温度与时间作为单一变 数考虑，用以控制蒸煮终点，从而稳定蒸煮后 纸浆的质量，促进蒸煮过程的自动化控制（建 立数学模型）。
最高蒸煮温度的作用
一般在180℃以下，大于180℃则纤维素 受损，强度和得率下降。
在一定范围内（155－175 ℃ ），温度 每增加10 ℃，脱木素的速度增加1倍。
5、液木比
一般为3~5 液木比大则降低活性化学品浓度，影响 反应速率；液木比小则很难保证木片表 面被浸润。
6、控制参数
①Kappa值 随植物原料的不同而异，随 最终产品的要求变化（如未漂白浆要求 总浆得率高， Kappa值 大） P84,图7—13说明：Kappa值最佳范围的 确定； ②蒸煮液中的残碱量
2.木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化合物。 3.木素碎片发生凝缩反应（自身、与木素、与纤
维）。 4.碳水化合物（纤维素+半纤维素）也受到侵袭
并一定程度被溶解（见图7—6，7—7）。 典型蒸煮液中80%木素、50%半纤维素和10% 的纤维素被溶解。
硫酸盐法脱木素反应历程
脱木素阶段
1
2
3
（初始脱木 （大量脱木 （残余木素 素阶段） 素阶段） 脱除阶段）
7.6 工艺过程的改进
1、硫酸盐法的优点Βιβλιοθήκη Baidu
a.适用于各种植物纤维原料（木、草、竹）； b.能生产多品种纸浆； c.纸浆强度较好； d.可以经济而有效地回收制浆化学品和热能； e.采用漂白法，可得到高强度和高白度纸浆。
2、硫酸盐法的缺点
a.与亚硫酸盐比，制浆得率低； b.还原硫化物产生臭气，污染环境，对 人体健康有害； c.不能有效利用纤维原料中的木素组分。
硫化度(Sulfidity )：
指量碱 的液 百中 分N比a。2S含量占活性碱NaOH + Na2S含
即： 硫化度（%） Na2S） ×100%
=〔
Na2S
/（NaOH
+
残碱：指蒸煮后废液中所含的活性碱量
用碱量：指蒸煮时活性碱用量（重量）对绝干 原料重量的百分比。
液比：
指蒸煮时绝干原料重量（kg 或 t）与蒸煮液总 液量体积（L 或 m3）之比。
H-因子= ∫KR(T)dt KR —— 相对反应速率常数
H-因子：以相对反应速率与反应时间的 关系制成曲线,曲线下的面积就叫作H-因 子。
或者：
相 对 反 应 速 率 乘 于 时 间 间 隔 （ 见 p80, 图 ７－４）。
对一定的原料，蒸煮后浆料中的残余木 素含量（与纸浆Kappa值成线性关系） 可由蒸煮时的H-因子控制（H-因子增大， Kappa值降低）。
E.A.变化 51 28 28 15 15 7
（NaOH，
g/L)
木素含量变 27 22 22 3 3
1
化（%）
预水解间隙蒸煮
预水解间隙蒸煮程序见p81,图7—9。 降低聚戊糖的含量 获得高比例的纤维素
7.5蒸煮操作与控制
1、木片规格 减少木片厚度有助于加快制浆速度
2、药液硫化度的作用 硫化度（%）=[Na2S/(NaOH+Na2S)]×100% 硫化度越高，制浆越快，得率越大，纸浆越强 韧。
化学品回收系统（见图7-1）
（1）黑液增浓； （2）燃烧，形成熔融物； （3）熔融物溶解，形成绿液； （4）绿液用石灰苛化，形成蒸煮液的白 液。
碱回收炉的作用
（结构示意见P145图10—18） Na2SO4→Na2S Na2O Na2CO3
7.4 硫酸盐制浆的化学原理
1.木片中的木素在蒸煮液中被氢氧离子（OH－） 和硫氢离子（SH－）裂解成碎片。
7.2 名词定义
硫酸盐药液循环流程 见图7-1
硫酸盐法制浆术语的定义 见表7-1
活性碱（A.A., Active Alkali）： 指NaOH + Na2S, 通常以Na2O(或NaOH) 表示。 有效碱（E.A., Effective Alkali）： 指NaOH + 1/2Na2S, 通常以Na2O(或 NaOH)表示。 活性碱与有效碱的关系见p77,图７－２
第七章 硫酸盐法制浆
通过硫酸盐法蒸煮植物纤维原料制取纸 浆的方法
硫酸盐蒸煮液的有效成份:
NaOH+Na2S
7.1 发展简史
1854年 NaOH法，第一个化学制浆法专 利。
1884年 硫酸钠制浆专利，硫酸钠还原成 硫化物。
1885年 硫酸盐制浆商业化，硫酸盐回收 系统建立，Kraft paper。
1930年 二氧化氯漂白。
可以利用H-因子确定蒸煮终点，灵活调 节生产（根据蒸煮温度的波动调节蒸煮 时间），减少Kappa值波动范围，稳定 纸浆质量（ Kappa值、得率、强度）。
P83,图7—11说明：
固定Kappa值下，增加有效碱则H－因子 变小，即在相同反应速率下反应时间缩 短。
图7—12说明：
固定Kappa值时，较高的用碱量则半纤 维素留有率略微下降。
3、提高得率方面的改进
在蒸煮液中加入蒽醌（约4.5kg/t浆）， 则可提高得率2~3%。 蒽醌催化水解木素的作用。
4、深度脱木素作用
在蒸煮期间活性碱含量水平保持均衡， 软木蒸煮的Kappa值可从30~32降到约25， 而对纸浆质量无影响。 氧脱木素法