亚硫酸盐制浆

3 工艺过程
吸 收 塔 ： 石 灰 石 (Ca(OH)2), 氨 水 (NH4OH),Mg(OH)2, Na2CO3 填 料：装于吸收塔中，以增大接触面积 (图6-2) 原 酸：游离SO2与化合SO2按希望得到 的一种混合物 蒸煮酸：原酸增浓后的酸(P69)。
蒸煮操作
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(图6-4) 蒸煮程度取决于所需脱除的木素量，由 压力、温度(130-140℃)和时间(6-8h)。 见Ｐ71，图６－５，６－６
6 蒸煮的控制与操作
② 蒸煮控制 化学品用量(% SO2， 对绝干木材)：４％ 液木比(酸液重/绝干木材重) 温度周期 蒸煮时间控制
6 蒸煮的控制与操作
③蒸煮酸液 盐基选择 反应速率依次加快：Ca→Na→Mg→NH4 游离SO2与化合SO2之比(由溶液pH决定) 酸比：C.A/F.A，等于１时，表明正盐形成； 大与１时，有大量CaSO3沉淀；小于１ 时，表明会有SO2逸出。
2 名词定义
酸性亚硫酸法 (acid sulfite) ：使用亚硫酸钙， 在低pH值(约1.5)进行蒸煮，80%是游离的SO2 形式。 亚硫酸氢盐法 (bisulfite) ：等量游离 SO2 和化合 SO2，在pH 4.5-5.0进行蒸煮。 中性硫酸基和碱性亚硫酸基法未在工业上广泛 应用。 工艺过程见p69,图6-1
8 亚硫酸盐法制浆的前景
传统亚硫酸盐法：从 20%(1960 年 ) 下降 到8%(1990年) 碱性亚硫酸法 新亚硫酸盐制浆法( 使用蒽醌和甲醇的碱 性基硫酸盐法)
吸收系统的反应：
(4)从碳酸钠制备亚硫酸氢钠 Na2CO3 + 2 H2SO3 → 2 Na(HSO3) + H2O (5)从氨制取亚硫酸氢铵 NH3 + H2O →NH4OH NH4OH + 2 H2SO3 →NH4HSO3 + H2O
6 蒸煮的控制与操作
1、影响亚硫酸盐蒸煮的变数(p73,表6-3) ①木片 材种 木片的一般性质 水分含量：40～45％， “风干”程度
2 名词定义
Ca(HSO3)2 → CaSO3+H2SO3 溶液pH对反应式的平衡取决定作用 游离酸： 亚硫酸(F.A) 化合SO2： 亚硫酸钙(C.A) 游离SO2%：NaOH滴定法 总的SO2%：直接碘量法 真正的游离SO2 ：游离的SO2与减去化合的SO2 酸比：C.A/F.A，等于１时，表明正盐形成；大与１时， 有大量CaSO3沉淀；小于１时，表明会有SO2逸出。 P68,表６－２
3、影响亚硫酸盐制浆反应速 率的因素
pH SO2 温度 盐基 慢速 快速 高 低 低 高 低 高 Ca→Na→Mg→NH4
7 两段亚硫酸盐法制浆
通过pH值的变化来控制渗透和磺化期(第 一阶段) 和木素溶出和脱出期(第二阶段), 见P75,表6-5. 优点： 更彻底的脱木素作用(易于漂白) 更好的保留半纤维素(较高的得率) 对各种各样材种更为宽容
2、蒸煮操作
2、蒸煮操作 (1)装锅、送液 控制木片水分40～45％，有利于药液渗透和增加装锅 量；采用蒸汽装锅器，提高木片温度，使木片在锅内分 布均匀，初步排除空气和挥发性树脂，有利于药液渗透 和增加装锅量。 装锅完毕盖上锅盖后，从锅体下部泵入蒸煮液，使药液 中逸出的SO2气体为木片所吸收。在送液后期，将锅上 部排出的气体导入气体回收系统(含较多SO2)。
4 亚硫酸盐制浆的化学原理
(1)游离的亚硫酸与木素化合生成难溶的木素磺 酸。 (2)在有盐基存在的情况下，形成易溶的木素磺 酸盐。 (3)由于磺化而发生水解反应，木素被裂解成更 小更易溶解的分子碎片。 (4)木素被溶解和裂解而溶出，从而释放出纤维 素。 在此过程中，部分半纤维被水解成可溶性糖类。
6 蒸煮的控制与操作
④ 控制参数 脱木素程度(以高锰酸钾值或Kappa值表示) Kappa值：在一定的条件下,一定量的纸浆样品消耗的 酸性高锰酸钾的量。 表示蒸煮或漂白后残留在纸浆中的木素及其它还原性 物质相对含量的一种指标。 意义：检测脱木素的程度；漂白所需化学品的量的参 考 药液颜色 残余SO2 聚合度下降(以纸浆粘度测试值表示)
亚硫酸盐制浆(Sulphite Pulping)
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凡是用亚硫酸盐水溶液来蒸煮植物 纤维原料制取纸浆的过程
1 发展简史
1857年 美国费城化学家 B Tilghman , 发现亚硫酸(H2SO3)可以软化和解离木材 纤维 1867年 获得制浆方法的美国专利 1874年 商业化亚硫酸浆 1950年 采用亚硫酸镁和铵多段蒸煮，采 用高效回收系统，回收化学品。
亚硫酸盐蒸煮的特点
容易脱除木素：防油纸和半透明纸
长时蒸煮去除半纤维素：高纯纤维素
木素缩合：颜色发黑，形成不溶性化合 物
5 蒸煮液制备的化学反应
蒸煮液：H2SO3+ HSO3-
SO2的制备： S + O2 →SO2
吸收系统的反应：
(1)亚硫酸的形成 SO2 + H2O→H2SO3 (2)与石灰石形成亚硫酸氢钙 CaCO3 + 2 H2SO3 →Ca(HSO3) + CO2 + H2O (3)从氧化镁制取亚硫酸氢镁 MgO + H2O→Mg(OH)2 + H2O MgOH + 2 H2SO3 →Mg(HSO3 ) + H2O
6 蒸煮的控制与操作
(2)第一段升温和第一段保温 连续而细微的小放汽，避免假压，回收SO2； 到达 “临界温度”开始第一段保温，使药液充分渗透到木 片中去，有利于木素磺化，避免木素缩合。 (3)第二段升温与药液回收 在第一段浸透和磺化较充分的前提下，第二段升温可 以加速进行，在升温到130oC以前，回收多余的药液， 继续升温到最高温度(一般不超过150oC)。 (4)最高温度下的保温 根据蒸煮终点确定保温时间。 (5)放汽和喷放 放汽(回收SO2)至一定压力时喷放浆料。