蒸煮渗透剂在杨木片碱法制浆中的应用

王长建 王代启 曾金枝 王秋云

(1.山东轻工业学院制浆造纸科学与技术省部共建教育部重点实验室，山东济南，250353;2.中冶纸业银河有限公司，山东聊城，252600)

就烧碱法制浆来讲，已经经历了3个非常成熟的改良时期，即单纯的烧碱法、硫酸盐法、烧碱-蒽醌法。每一次改良，都对制浆产生了非常重要的影响。目前，用于草类原料制浆的烧碱法为烧碱-蒽醌法，制得的浆料硬度合适，均匀性好，易于后续漂白。

随着国内草浆产量的增大及农业机械化程度的提高，草类原料越来越紧缺，原来以草类原料为主的制浆线不得不开发使用其他原料。在这种背景下，各种木材加工厂剩余木片 (板皮)作为新的制浆原料被各大制浆造纸厂广泛采用，但采用常规的烧碱-蒽醌法制浆时，木片与草类原料相比，木片制浆存在耗碱量大、蒸煮浆硬度高、原浆白度低等缺陷。而在烧碱-蒽醌法制浆中增添蒸煮渗透剂能在一定程度上克服以上不足。

1 蒸煮渗透剂

1.1 产品特性

脂肪醇类表面活性剂，乳白色粉末，轻微油脂味，水中微溶，易分散，沸点为1160℃，不挥发。

1.2 作用原理

蒸煮渗透剂是一种脂肪醇类表面活性剂，在烧碱-蒽醌法制浆中添加蒸煮渗透剂，利用蒸煮渗透剂中的脂肪醇与蒸煮原料表面油脂、蜡质的结构相似性，降低蒸煮药液与蒸煮原料的界面张力，增加蒸煮药液对原料的润湿能力，从而加速蒸煮液的渗透、扩散以及对原料的润胀作用，使蒸煮液能有效、快速地发挥作用，加速蒸煮，减少蒸煮液用量，降低蒸煮硬度，提高蒸煮浆均匀性，利于后续漂白。在蒸煮渗透剂帮助加速脱除木素的同时，氧化性助剂蒽醌氧化纤维素的末端基，阻止剥皮反应发生，保护纤维免受损伤，提高蒸煮得率和成浆质量。

2 生产中试

2012年4月6—15日在连蒸连漂化学制浆线上进行生产中试，具体如下:

(1)制浆原料为100%杨木片。

(2)药品:蒽醌蒸煮助剂，湖北仙桃长江化工有限公司提供;蒸煮渗透剂，亚什兰赫克力士水技术部门提供。

(3)蒸煮工艺条件:采用四根横管串联蒸煮，蒸煮压力0.75～0.80 MPa，最高温度 168℃，用碱量 21%(对风干木片)，蒽醌蒸煮助剂用量1 kg/t浆，蒸煮时间约80 min。

(4)蒸煮渗透剂使用工艺。①用量:0.4 kg/t浆。②加入方法:与蒽醌一起加入碱液贮存槽，混匀后，通过高压泵打入预蒸螺旋，在预蒸螺旋与湿法备料后的木片混合，然后一起进入螺旋喂料器。蒸煮渗透剂使用流程见图1。

3 中试期间生产运行情况

刚开始试验时，蒸煮浆硬度呈下降趋势，试验中及时减小碱液流量，保证蒸煮浆硬度 (高锰酸钾值)在13～15;取样观察蒸煮浆外观，非常均匀;蒸煮后浆料送提取工段洗选，浆渣量明显减少，并且易于洗涤;洗选后浆料送漂白车间漂白，该浆易于漂白，有效氯用量、H2O2用量均下降。

4 中试结果及分析

为验证在烧碱-蒽醌法制浆中添加蒸煮渗透剂的使用效果，将中试前和中试期间数据进行了对比，中试前数据为4月1—5日生产正常时数据的平均值，中试期间数据为4月6—10日生产正常时数据平均值，见表1。

表1 蒸煮运行及蒸煮质量数据

4.1 蒸煮运行结果及分析

图1 蒸煮渗透剂使用流程

浆产量与销鼓转速密切相关，一般每小时浆产量(吨)为销鼓转速 (r/min)的1.2倍。由表1可知，中试期间，添加蒸煮渗透剂，蒸煮浆硬度平均下降0.37，残碱平均提高0.53 g/L，原浆白度提高0.6个百分点，吨浆用碱量下降:(13.98－13.02)×140÷(3.5×1.2)=32.0(kg)。

在中试期间，由于添加了蒸煮渗透剂，改善了蒸煮药液对蒸煮原料的渗透性和溶胀性，加快了药液与木素的反应，获得了最佳的脱木素作用，使蒸煮用碱量下降，硬度降低，残碱提高，原浆白度提高，利于后续漂白。

4.2 漂白结果及分析

采用CEpH漂白，结果见表2。

表2 漂白化学品消耗和漂白浆质量对比

使用FQA纤维分析仪对中试前和中试期间的漂白浆进行纤维分析，结果见表3。

表3 漂白浆纤维分析结果

由表2可知，中试期间，漂白浆白度基本不变，漂白化学品消耗量均下降，从而减少AOX的外排，降低中段水污染负荷。由表3可知，中试期间，漂白浆细小纤维含量从12.8%下降到10.9%，纤维质均长度提高0.045 mm，提高了漂白浆纤维强度。其原因主要是蒸煮时添加蒸煮渗透剂，改善了原浆的均匀性，提高了原浆白度，使浆易于漂白，从而降低漂白化学品消耗，且有利于保护纤维强度。

5 蒽醌-烧碱法制浆中添加蒸煮渗透剂的优点

(1)降低污染负荷

在蒽醌-烧碱法制浆过程中添加蒸煮渗透剂，降低了蒸煮用碱量，提高了残碱浓度，提高了木素在蒸煮阶段的脱除效率，避免了纤维局部过蒸，改善了成浆的均匀性，进而降低漂白化学品消耗，降低AOX的外排和降低中段水污染负荷。

(2)改善浆的质量

中试期间，由于添加了蒸煮渗透剂，提高了蒸煮药液对蒸煮原料的渗透性和溶胀性，使蒸煮均匀合适，在获得最佳脱木素的同时，保护了纤维强度，原浆打浆度降低，湿重提高，白度提高，进而降低漂白化学品消耗，漂化学品消耗的降低，进一步保护纤维强度。中试期间，纤维质均长度提高，细小纤维含量降低。

(3)降低制浆成本

中试期间，虽然增添了蒸煮渗透剂，但降低了蒸煮用碱量和漂白化学品消耗，其综合成本下降。表4为中试前和中试期间制浆药品成本比较。

表4 中试前和中试期间制浆药品成本比较

由表4可知，中试期间，在烧碱-蒽醌法过程中增添蒸煮渗透剂，由于改善了蒸煮药液的渗透性，降低了蒸煮用碱量和漂白消耗，其制浆综合成本吨浆可节约:413.2－404.0=9.2(元)。

6 结论

6.1 在杨木片蒽醌-烧碱法制浆过程中增添蒸煮渗透剂，能降低蒸煮用碱量，提高原浆白度，减少浆渣量，提高蒸煮浆质量，降低漂白化学品消耗，提高漂白浆强度。

6.2 在杨木片蒽醌-烧碱法制浆过程中增添蒸煮渗透剂，可降低污染负荷，还可使制浆综合成本下降，吨制浆成本可节约9.2元。

6.3 中试结果表明，脂肪醇类表面活性剂可作为蒽醌的协同蒸煮助剂用于制浆，能提高蒸煮药液的活性，达到降低制浆成本、提高成浆质量、降低污染负荷的目的。

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